KOMPOSIT SERAT BAMBU DENGAN VARIASI ORIENTASI …repository.usd.ac.id/30748/2/145214046_full.pdf · pengujian tarik pada setiap spesimen komposit. Dari penelitian ini nilai koefisen

i

KOMPOSIT SERAT BAMBU DENGAN VARIASI ORIENTASI

SUSUNAN SERAT SEBAGAI MATERIAL ALTERNATIF

PEREDAM SUARA

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana Teknik S-1 bidang Teknik Mesin

Oleh :

YOSEP FAJAR BAYU KURNIAWAN

NIM : 145214046

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2018

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

BAMBOO NATURAL FIBER COMPOSITES WITH

VARIATIONS ORIENTATION OF FIBER AS AN

ALTERNATIVE MATERIAL FOR SOUND ABSORBER

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirements

to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

By :

YOSEP FAJAR BAYU KURNIAWAN

Student Number : 145214046

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2018






vii

INTISARI Dampak polusi suara dapat mengganggu komunikasi verbal. Untuk jangka

panjang hal ini bisa mengakibatkan menurunnya kemampuan pendengaran secara

temporer atau rusaknya indera pendengaran secara permanen. Polusi suara ini

dapat dikurangi dengan menggunakan peredam suara.

Komposit merupakan material yang terbentuk dari kombinasi dua atau

lebih bahan pembentuk utama yang terdiri dari bahan pengikat dan bahan penguat.

Pada komposit untuk mendapatkan gabungan sifat yang baik, perlu

memperhatikan beberapa faktor seperti orientasi susunan arah serat dan jumlah

persentase fraksi volume antara matriks (pengikat) dan serat (penguat). Tujuan

dari penelitian ini adalah mengetahui nilai koefisien penyerapan suara, kekuatan

tarik, regangan, dan modulus elastisitas dari variasi orientasi susunan serat

komposit berpenguat serat bambu apus.

Penelitian ini menggunakan serat bambu apus yang telah diberikan

perlakuan alkali (NaOH) sebanyak 5% dengan waktu perendaman selama 2 jam.

Matriks yang digunakan adalah resin polyester (SHCP) dan katalis (TRIPOXE).

Komposit dibuat dengan variasi orientasi susunan serat sejajar, anyam, dan acak

dengan fraksi volume serat 25%, diatas cetakan kaca berukuran 30 cm 30 cm

0,5 cm. Cara pengambilan data dengan melakukan pengujian redaman suara dan

pengujian tarik pada setiap spesimen komposit.

Dari penelitian ini nilai koefisen penyerapan suara terbesar terdapat pada

komposit dengan orientasi susunan serat anyam dengan nilai α = 0,52 pada

frekuensi 3000Hz, sesuai standar ISO 11654. Nilai kekuatan tarik rata-rata

terbesar terdapat pada komposit orientasi susunan serat sejajar dengan nilai

50,26 MPa. Nilai regangan rata-rata terbesar terdapat pada komposit orientasi

susunan serat anyam dengan nilai 0,0140. Nilai modulus elastisitas rata-rata

terbesar terdapat pada komposit orientasi susunan serat sejajar dengan nilai 4,55

GPa.

Kata Kunci : komposit, serat, koefisien penyerapan suara, kekuatan tarik,

regangan, modulus elastisitas.


viii

ABSTRACT The effect of noise pollution can interfere with verbal communication. For

the long term this may result in temporary hearing loss or permanent hearing loss.

This noise pollution can be reduced by using absorber materials.

The composite is a material formed into a combination of two or more

main constituents comprising a binder and a reinforcing material. In the composite

to obtain a good combination of properties, it is necessary to consider several

factors such as orientation of the fiber direction arrangement and the percentage of

the volume fraction of the matrix and the fiber (reinforcement ). The purpose of

this research is to know the value of sound absorption coefficient, tensile strength,

strain, and elastic modulus of orientation variation of composite fiber composition

with fiber bamboo fiber.

This research uses bamboo apus fiber which have been given alkaline

treatment (NaOH) as much as 5% with soaking time for 2 hours. The matrix used

is polyester resin (SHCP) and catalyst (TRIPOXE). The composite is made with

variations in orientation of (continuous) parallel, woven and random array of

fibers with a volume fraction of 25% fiber, on a glass mold with dimension 30 cm

× 30 cm × 0,5 cm. Method of data retrieval by conducting sound absorber and

tensile testing on each composite specimen.

From this research, the highest sound absorption coefficient value is in

composite with orientation of woven fiber arrangement with value α = 0.52 at

3000 Hz frequencies, according to ISO standard 11654. The largest average

tensile strength value is in fiber orientation composite (continuous) parallel with

50.26 MPa. The largest mean value of strain is found in composite orientation of

woven fiber arrangement with value 0.0140. The greatest average elasticity

modulus value is found in composite orientation of fiber arrangement parallel to

4.55 GPa.

Keywords : composite , fiber , coefficient of sound absorption , tensile strength ,

strain , modulus of elasticity .


ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas

limpahan rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan baik

dan tepat pada waktunya.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib mahasiswa Program Studi

Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma, untuk

memperoleh ijazah maupun gelar S1 Teknik Mesin.

Berkat bimbingan, nasihat, dan doa yang diberikan oleh berbagai pihak,

akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik dan maksimal. Oleh

karena itu, dengan segala kerendahan hati dan ketulusan, penulis mengucapkan

terima kasih kepada :

1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik

Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma,

Yogyakarta, dan sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Skripsi.

3. Budi Setyahandana, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik

sekaligus Dosen Pembimbing Skripsi yang telah membimbing penulis selama

studi di Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

4. Ir. Rines, M.T., selaku Kepala Laboratorium Ilmu Logam, Program Studi

Teknik Mesin, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta, yang mengijinkan

dan memfasilitasi dalam melakukan penelitian.

5. Martanto, M.T., selaku Kepala Laboratorium Tugas Akhir, Program Studi

Teknik Elektro, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta, yang mengijinkan

dan memfasilitasi dalam melakukan penelitian.

6. Damar Widjaja, M.T., selaku Kepala Laboratorium Rangkaian Listrik,

Program Studi Teknik Elektro, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta, yang

mengijinkan dan memfasilitasi dalam melakukan penelitian.


x

7. Yohanes Suharsono dan Elisabeth Rina Sariwati sebagai orang tua penulis

yang selalu memberi semangat dan dukungan, baik yang berupa materi

maupun spiritual.

8. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma, atas semua ilmu yang telah diberikan kepada

penulis selama perkuliahan.

9. Seluruh Tenaga Kependidikan Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains

dan Teknologi, yang telah membantu penulis selama perkuliahan hingga

selesainya penulisan skripsi ini.

10. Semua teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma yang selalu

memberikan saran dan masukan selama perkuliahan maupun pada saat

penelitian.

11. Prabowo Triharyanto, Ricky Aditya dan Arva Arshella selaku keluarga dan

rekan kerja penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini, terimakasih atas

dukungan selama penulis berkuliah.

12. Teman-teman Klaten Crew , Gndhl Crew dan Energy Positive Cycling Club

yang selalu membuat saya terpacu untuk segera menyelesaikan skripsi ini.

13. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah

memberikan bantuan moril maupun materi sehingga proses penyelesaian

skripsi ini dapat berjalan dengan lancar.

Akhir kata, penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini tidaklah

sempurna. Sehingga kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca

sangat diharapkan demi penyempurnaan skripsi ini di kemudian hari. Akhirnya,

besar harapan penulis agar skripsi ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Yogyakarta, 3 Juli 2018

Penulis


xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i

TITLE PAGE ................................................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................... iv

HALAMAN PERNYATAAN ........................................................................ v

HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ................................................... vi

INTISARI ........................................................................................................ vii

ABSTRACT ...................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR .................................................................................... ix

DAFTAR ISI ................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL ........................................................................................... xvii

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xviii

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1

A. Latar Belakang ............................................................................... 1

B. Rumusan Masalah ........................................................................ 3

C. Tujuan Penelitian .......................................................................... 3

D. Batasan Masalah ........................................................................... 3

E. Manfaat Penelitian ....................................................................... 4

F. Sistematika Penelitian ................................................................... 4

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ................................ 6

A. Dasar Teori .................................................................................. 6

1.Komposit ..................................................................................... 6

1.1 Klasifikasi komposit ............................................................... 7

1.1.1 Komposit Berdasarkan Bahan Penguat ........................ 7

1.1.2 Komposit Berdasarkan Bahan Pengikat ....................... 9

1.2 Komposit Berpenguat Serat .................................................... 11

1.3 Orientasi Serat .......................................................................... 12

1.4 Metode Pembuatan Komposit ................................................. 14


xii

2. Polimer. .................................................................................... 17

2.1 Polimer Thermoset dan Thermoplastic .................................... 18

2.2 Resin Poliester dan Resin Epoksi ............................................. 19

3. Mekanika Komposit ................................................................. 19

4. Fraksi Volume Komposit ......................................................... 21

5. Uji Tarik ................................................................................... 22

6. Kerusakan Pada Komposit ....................................................... 26

6.1 Kerusakan Akibat Beban Tarik Longitudinal .......................... 26

6.2 Kerusakan Akibat Beban Tarik Transversal ............................ 27

6.3 Kerusakan Internal Mikroskopik ............................................. 28

7. Suara ......................................................................................... 28

7.1 Akustik ..................................................................................... 29

7.2 Peredam Suara .......................................................................... 30

7.3 Uji Peredam Suara.................................................................... 30

7.4 Koefisien Penyerapan Bunyi .................................................... 31

8. Bahan-Bahan Tambahan Pembentuk Komposit ...................... 32

8.1 Katalis ...................................................................................... 32

8.2 Accelerator ............................................................................... 32

8.3 Mold Release ............................................................................ 32

9. Bambu ...................................................................................... 33

9.1 Pemanfaatan Bambu................................................................. 33

9.2 Bambu Sebagai Penguat ........................................................... 34

9.3 Bambu Apus ............................................................................. 35

B. Tinjauan Pustaka .......................................................................... 36

BAB III METODE PENELITIAN .................................................................. 38

A. Skema Penelitian ......................................................................... 38

B. Persiapan Penelitian ...................................................................... 39

1. Alat-Alat yang Digunakan ....................................................... 39

2. Bahan-Bahan yang Digunakan ................................................. 45

3. Perhitungan Komposisi Komposit ........................................... 47

4. Proses Pembuatan Komposit .................................................... 49


xiii

5. Proses Pembuatan Alat Uji Peredam Suara ............................. 51

6. Standar Uji dan Ukuran Benda Uji .......................................... 52

C. Cara Penelitian .............................................................................. 52

D. Proses Uji Peredam Suara ............................................................. 53

E. Proses Uji Tarik ............................................................................ 53

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN ......................................................... 55

A. Hasil Pengujian ............................................................................. 55

1. Hasil Pengujian Densitas Suara Pada Spesimen Komposit ..... 55

2. Hasil Pengujian Redaman Suara Pada Spesimen Komposit ... 56

3. Hasil Pengujian Tarik Pada Sopesimen Komposit ................. 62

B. Pembahasan .................................................................................. 75

1. Pembahasan Uji Densitas Pada Spesimen Komposit ............... 76

2. Pembahasan Uji Peredam Suara Pada Spesimen Komposit .... 76

3. Pembahasan Uji Tarik Pada Spesimen Komposit .................... 78

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 81

A. Kesimpulan .................................................................................. 81

B. Saran ............................................................................................ 82

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 84

LAMPIRAN .................................................................................................... 85


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Mekanika komposit .......................................................... 6

Gambar 2.2 Klasifikasi komposit berdasarkan penguat ....................... 7

Gambar 2.3 Komposit partikel ............................................................. 8

Gambar 2.4 Komposit serat dengan orientasi continuous .................... 9

Gambar 2.5 Komposit berlapis ............................................................ 9

Gambar 2.6 Penyusunan serat komposit .............................................. 13

Gambar 2.7 Aliged discontinuous fiber ................................................ 13

Gambar 2.8 Off-axis aligned discontinuous fiber ................................ 14

Gambar 2.9 Randomly oriented discontinuous fiber............................ 14

Gambar 2.10 Metode hand lay up .......................................................... 15

Gambar 2.11 Metode spray up ............................................................... 15

Gambar 2.12 Metode filament winding .................................................. 16

Gambar 2.13 Metode injection and compression molding .................... 17

Gambar 2.14 Metode sheet molding compound ..................................... 17

Gambar 2.15 Mikromekanik dan makromekanik pada komposit .......... 20

Gambar 2.16 Pengujian tarik.................................................................. 22

Gambar 2.17 Bentuk dan dimensi spesimen ASTM D638-02 ............... 23

Gambar 2.18 Kurva tegangan – regangan .............................................. 24

Gambar 2.19 Kerusakan komposit akibat beban longitudinal ............... 27

Gambar 2.20 Komposit yang menerima beban transversal ................... 27

Gambar 2.21 Kotak uji peredam suara ................................................... 31

Gambar 2.22 Skema sistem kerja uji peredam suara ............................. 31

Gambar 3.1 Skema alur penelitian ....................................................... 38

Gambar 3.2 Cetakan kaca .................................................................... 39

Gambar 3.3 Spatula .............................................................................. 40

Gambar 3.4 Kuas .................................................................................. 40

Gambar 3.5 Jangka Sorong .................................................................. 41

Gambar 3.6 Gunting ............................................................................. 41

Gambar 3.7 Timbangan digital ............................................................ 41


xv

Gambar 3.8 Gelas ukur ........................................................................ 42

Gambar 3.9 Sarung tangan ................................................................... 42

Gambar 3.10 Thinner ............................................................................. 42

Gambar 3.11 Pipet .................................................................................. 43

Gambar 3.12 Gerinda tangan dan mata potong ...................................... 43

Gambar 3.13 Mesin uji tarik .................................................................. 44

Gambar 3.14 Audio frequency generator ............................................... 44

Gambar 3.15 Amplifier dan multimeter ................................................. 45

Gambar 3.16 Sound level meter ............................................................. 45

Gambar 3.17 Serat bambu apus ............................................................. 46

Gambar 3.18 Resin SHCP dan katalis TRIPOXE .................................. 46

Gambar 3.19 NaOH kristal .................................................................... 47

Gambar 3.20 Release agent.................................................................... 47

Gambar 3.21 Dimensi dan ukuran spesimen uji tarik ............................ 52

Gambar 3.22 Dimensi dan ukuran spesimen uji peredam suara ............ 52

Gambar 4.1 Grafik nilai intensitas bunyi komposit sejajar .................. 61

Gambar 4.2 Grafik nilai intensitas bunyi komposit anyam.................. 61

Gambar 4.3 Grafik nilai intensitas bunyi komposit acak ..................... 62

Gambar 4.4 Grafik nilai koefisien penyerapan bunyi .......................... 62

Gambar 4.5 Grafik nilai kekuatan tarik komposit sejajar .................... 68

Gambar 4.6 Grafik nilai regangan komposit sejajar ............................ 69

Gambar 4.7 Grafik nilai modulus elastisitas komposit sejajar ............. 69

Gambar 4.8 Grafik nilai kekuatan tarik komposit anyam .................... 70

Gambar 4.9 Grafik nilai regangan komposit anyam ............................ 70

Gambar 4.10 Grafik nilai modulus elastisitas komposit anyam ............ 71

Gambar 4.11 Grafik nilai kekuatan tarik komposit acak ....................... 71

Gambar 4.12 Grafik nilai regangan komposit acak ............................... 72

Gambar 4.13 Grafik nilai modulus elastisitas komposit acak ................ 72

Gambar 4.14 Grafik nilai kekuatan tarik resin tanpa penguat ............... 73

Gambar 4.15 Grafik nilai regangan resin tanpa penguat........................ 73

Gambar 4.16 Grafik nilai modulus elastisitas resin tanpa penguat ........ 74


xvi

Gambar 4.17 Grafik nilai kekuatan tarik rata-rata ................................. 74

Gambar 4.18 Grafik nilai regangan rata-rata ......................................... 75

Gambar 4.19 Grafik nilai modulus elastisitas rata-rata .......................... 75

Gambar 4.20 Ukuran serat kurang seragam dan void pada komposit .... 80


xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Dimensi spesimen sesuai ASTM D638-02 ......................... 23

Tabel 2.2 Sifat mekanis serat alam ..................................................... 35

Tabel 3.1 Hasil perhitungan pendekatan massa jenis bambu apus ..... 48

Tabel 4.1 Hasil pengujian densitas dan perhitungan massa jenis ....... 56

Tabel 4.2 Hasil pengujian redaman suara tanpa dipasang sekat ......... 58

Tabel 4.3 Data hasil pengujian redaman suara komposit sejajar ........ 58

Tabel 4.4 Data hasil pengujian redaman suara komposit anyam ........ 59

Tabel 4.5 Data hasil pengujian redaman suara komposit acak ........... 59

Tabel 4.6 Data hasil pengujian redaman suara rata-rata ..................... 60

Tabel 4.7 Koefisien penyerapan bunyi komposit ................................ 60

Tabel 4.8 Dimensi komposit serat sejajar ........................................... 64

Tabel 4.9 Kekuatan tarik dan regangan komposit sejajar ................... 64

Tabel 4.10 Modulus elastisitas komposit sejajar .................................. 65

Tabel 4.11 Dimensi komposit serat anyam ........................................... 65

Tabel 4.12 Kekuatan tarik dan regangan komposit anyam ................... 65

Tabel 4.13 Modulus elastisitas komposit anyam .................................. 66

Tabel 4.14 Dimensi komposit serat acak .............................................. 66

Tabel 4.15 Kekuatan tarik dan regangan komposit acak ...................... 66

Tabel 4.16 Modulus elastisitas komposit acak ..................................... 67

Tabel 4.17 Dimensi bahan resin tanpa serat.......................................... 67

Tabel 4.18 Kekuatan tarik dan regangan bahan resin ........................... 67

Tabel 4.19 Modulus elastisitas bahan resin tanpa serat ........................ 68


xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Spesimen uji redaman suara ................................................ 85

Lampiran 2 Spesimen uji tarik bahan resin poliester (SHCP) ................ 86

Lampiran 3 Spesimen uji tarik komposit orientasi sejajar ...................... 86

Lampiran 4 Spesimen uji tarik komposit orientasi anyam ...................... 87

Lampiran 5 Spesimen uji tarik komposit orientasi acak ......................... 87

Lampiran 6 Hasil grafik mesin uji tarik bahan resin poliester (SHCP) .. 88

Lampiran 7 Hasil grafik mesin uji tarik komposit orientasi sejajar ........ 88

Lampiran 8 Hasil grafik mesin uji tarik komposit orientasi anyam ........ 89

Lampiran 9 Hasil grafik mesin uji tarik komposit orientasi acak ........... 89


1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Kemajuan teknologi di Indonesia saat ini sudah berkembang pesat. Hal

tersebut dapat terlihat dari berbagai bidang, baik di bidang industri,

transportasi, komunikasi maupun pendidikan. Perkembangan dunia industri di

Indonesia dapat terlihat dari banyaknya industri yang bermunculan baik

industri yang bergerak di sektor tekstil, garmen, pabrikasi dan manufaktur.

Industri yang sedang berkembang ini terkadang masih kurang memperhatikan

dampak yang ditimbulkan dari aktivitas produksi yang dilakukan terhadap

lingkungan sekitar, salah satunya adalah kebisingan atau polusi suara yang

tidak bisa dihindari selama industri beroperasi. Di bidang transportasi, masih

banyak masyarakat Indonesia yang menggunakan kendaraan pribadi

dibandingkan transportasi umum, hal ini berdampak pada semakin tingginya

polusi suara yang dihasilkan kendaraan tersebut. Polusi suara yang dihasilkan

dapat mengganggu kenyamanan masyarakat yang tinggal di lingkungan

sekitar.

Dampak polusi suara dapat mengganggu komunikasi verbal. Untuk jangka

panjang hal ini bisa mengakibatkan menurunnya kemampuan pendengaran

secara temporer atau rusaknya indera pendengaran secara permanen. Oleh

karena hal tersebut, diperlukan penanganan yang baik guna mengurangi

dampak yang ditimbulkan dari polusi suara. Salah satu cara untuk

mengendalikan polusi suara adalah menggunakan suatu jenis bahan material

yang dapat meredam suara. Material ini bisa diaplikasikan pada gedung

perkantoran, gedung pendidikan, perumahan bahkan untuk bangunan yang

memerlukan karakteristik akustik tertentu untuk kenyamanan penggunaan.

Jenis bahan yang digunakan sebagai peredam suara adalah bahan berpori,

resonator dan panel. Bahan berpori adalah bahan yang sering digunakan untuk

mereduksi bunyi karena relatif ringan dan murah dibanding bahan peredam

lain. Material komersil yang telah lama digunakan sebagai peredam adalah

glasswool dan rockwool, kedua material tersebut memiliki kekurangan yaitu


2

rentan terhadap erosi. Serbuk hasil erosi dapat terhirup ke sistem

pernapasan dan menempel di pori-pori kulit sehingga dapat mengganggu

kesehatan. Selain masalah kesehatan bila terdapat debu yang menempel

material ini juga sukar dalam menjaga kebersihannya. Material ini juga cukup

mahal. Hal ini yang membuat munculnya material alternatif yang dapat

menggantikan material glasswool dan rockwool, salah satunya adalah material

komposit peredam suara.

Komposit merupakan material yang terbentuk dari gabungan dua material

atau lebih material guna menghasilkan material baru yang memiliki sifat

mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya.

Komposit terdiri dari dua bagian utama yaitu, matriks (pengikat) dan

reinforcement (penguat). Reinforcement yang sering digunakan adalah

fiberglass atau serat glass, Penggunaan serat glass sebagai reinforcement

memiliki kekurangan diantaranya dalam penggunaan yang banyak harga serat

glass cukup mahal dan dampak terhadap lingkungan juga berbahaya karena

serat glass merupakan bahan sintetik dan sulit terurai. Penggunakan serat glass

sebagai reinforcement bisa digantikan dengan material yang lebih ramah

lingkungan yaitu, serat alam.

Serat alam yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah serat bambu.

Penggunaan bambu sebagai serat alam dikarenakan bambu masih sangat

mudah dijumpai khususnya di Indonesia dan juga masa tanam bambu lebih

singkat dibandingkan kayu yaitu, sekitar 3-5 tahun. Di Indonesia bambu biasa

dimanfaatkan sebagai bahan bangunan, peralatan rumah tangga dan kerajinan

tangan. Penggunaan serat bambu sebagai pengganti serat glass karena serat

bambu lebih ramah lingkungan serta mampu terdegradasi secara alami. Dirasa

penggunaan serat bambu sebagai pengganti serat sintetis belum optimal.

Dalam penelitian ini akan dibahas pemanfaatan komposit serat bambu

sebagai material alternatif peredam suara. Diharapkan berbagai perlakuan

yang diberikan dapat meningkatkan kemampuan penyerapan suara dari

komposit serat bambu sehingga dapat mengurangi penggunaan serat sintetis.


3

B. Rumusan Masalah

Pembuatan komposit serat alam dipengaruhi oleh orientasi susunan serat.

Setiap orientasi susunan serat memiliki karakteristik yang berbeda-beda, oleh

karena itu rumusan masalah dalam penelitian ini: Bagaimana pengaruh

perbedaan orientasi susunan serat terhadap komposit serat bambu yang

digunakan sebagai material alternatif peredam suara?

C. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian dalam tugas akhir ini adalah:

1. Mengetahui kemampuan redaman suara dari komposit serat bambu yang

digunakan sebagai material alternatif peredam suara.

2. Mengetahui kekuatan tarik dari komposit berpenguat serat bambu apus

dengan variasi orientasi susunan serat sejajar, anyam, dan acak.

3. Mengetahui regangan dari komposit berpenguat serat bambu apus dengan

variasi orientasi susunan serat sejajar, anyam, dan acak.

4. Mengetahui modulus elastisitas dari komposit berpenguat serat bambu

apus dengan variasi orientasi susunan serat sejajar, anyam, dan acak.

5. Perbandingan sifat dan massa jenis antara komposit berpenguat serat dan

bahan matriks resin SHCP.

D. Batasan Masalah

Batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah :

1. Pengujian yang dilakukan pada komposit adalah uji peredam suara dan uji

tarik.

2. Standar spesimen untuk uji tarik adalah ASTM D638-02 type I.

3. Standar pengujian untuk uji peredam suara adalah ISO 11654-97.

4. Bahan pengikat serat adalah resin SHCP dan pengeras yang digunakan

adalah katalis TRIPOXE.

5. Serat yang digunakan adalah serat bambu apus.

6. Serat diberikan perlakuan alkali 5% dengan waktu perendaman selama dua

jam dan pengeringan serat dilakukan pada suhu ruang.


4

7. Komposit berpenguat serat bambu apus disusun secara sejajar, anyam, dan

acak. Persentase volume serat 25% terhadap volume komposit. Lapisan

komposit adalah dua lapisan serat.

8. Cetakan yang dipakai adalah cetakan kaca berukuran 30 cm x 30 cm x 0,5

cm.

9. Alat uji tarik yang digunakan adalah merk GOTECH yang berada di

Laboratorium Logam Teknik Mesin Sanata Dharma Yogyakarta.

10. Alat uji peredam suara yang digunakan adalah Audio Frequency

Generator (AFG), Multimeter, Amplifier, dan Sound Level Meter.

E. Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian tentang komposit ini adalah:

1. Mengetahui kemampuan redaman suara komposit serat bambu apus yang

digunakan sebagai material alternatif peredam suara.

2. Mengurangi limbah bambu hasil dari industri kerajinan bambu.

3. Hasil penelitian dapat dikembangkan lebih lanjut bagi adik-adik kelas.

4. Hasil penelitian dapat dipergunakan untuk menambah kasanah ilmu

pengetahuan yang dapat ditempatkan di perpustakaan.

F. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan penelitian ini adalah:

1. BAB I

Pendahuluan, menjelaskan latar belakang masalah, perumusan masalah,

tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian dan sistematika

penulisan.

2. BAB II

Dasar teori, menerangkan tinjauan pustaka dan ilmu-ilmu dasar teori

tentang komposit, bambu, peredam suara. Bab ini memberikan ilmu dasar

sebagai acuan dalam penelitian.


5

3. BAB III

Metode penelitian, menjelaskan tentamg pelaksaan penelitian yang

meliputi peralatan yang digunakan, tempat percobaan, pengambilan data.

4. BAB IV

Data dan analisa, menjelaskan tentang data hasil percobaan yang telah

diperoleh serta data hasil percobaan.

5. BAB V

Penutup, berisi tentang kesimpulan penelitian dan saran.


6

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

A. Dasar Teori

1. Komposit

Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari penggabungan dua

atau lebih material yang dikombinasikan. Sehingga dihasilkan material

komposit yang mempunyai karakteristik dan sifat mekanik yang berbeda

dari material pembentuknya.

Komposit dikembangkan untuk mendapatkan karakteristik dan sifat

mekanik yang lebih baik dibandingkan material pembentuknya. Menurut

Jones (1975) beberapa sifat dan karakteristik yang dapat ditingkatkan dari

material komposit adalah kekuatan, kekakuan, ketahanan korosi,

ketahanan aus, ketahanan lelah, konduktivitas termal, dan insulasi akustik.

Secara umum komposit terdiri dari dua material pembentuk. Material

pembentuk pertama disebut matriks, yang berfungsi sebagai pengikat.

Material pembentuk kedua adalah reinforcement yang memiliki fungsi

sebagai penguat seperti pada Gambar 2.1. Sifat-sifat dan karakteristik

komposit ditentukan oleh sifat dan karakteristik penguat, rasio penguat

terhadap matriks dan geometri atau orientasi penguat dalam komposit.

Gambar 2.1 Mekanika Komposit

(Sumber https://artikel-teknologi.com/pengertian-material-komposit/)

Bahan pengikat (matriks) dalam komposit dapat berupa material

polimer, keramik, dan metal. Jenis pengikat yang banyak digunakan

adalah komposit bermatriks polimer, komposit jenis ini lebih mudah dalam

proses pembuatan dan biaya yang dibutuhkan lebih murah dibandingkan

jenis pengikat lain. Bahan penguat (reinforcement) dalam komposit dapat

berbentuk macam-macam jenis. Jenis penguat dapat berbentuk partikel,


https://artikel-teknologi.com/pengertian-material-komposit/

7

serat (serat halus, serat kontinu, serat putus-putus, serat anyam) dan

penguat yang terstruktur (struktur lapisan). Penguat yang sering digunakan

adalah komposit berpenguat serat. Komposit jenis ini dapat dibuat dengan

mudah dibanding dengan bentuk komposit lain. Komposit berpenguat

serat juga memiliki kemampuan meneruskan beban lebih baik

dibandingkan komposit berpenguat partikel atau butiran. Bahan penguat

serat pada komposit terbagi atas dua jenis yaitu serat anorganik atau

sintetis dan serat organik atau natural. Serat sintetis adalah bahan berupa

hasil rekayasa buatan manusia seperti serat kaca, serbuk baja, nylon dan

sebagainya. Serat natural adalah bahan yang ada di alam (tanpa proses

campuran bahan kimia) seperti serat alam pada tumbuhan, sekam, bambu,

pasir kerikil, cangkang hewan dan sebagainya.

1.1 Klasifikasi Komposit

Klasifikasi komposit dapat dikelompokkan berdasarkan pada bahan

penguat atau reinforcement dan bahan pengikat atau matriks penyusunnya.

1.1.1 Komposit Berdasarkan Bahan Penguat (Reinforcement)

Secara garis besar ada tiga macam jenis komposit berdasarkan

penguat yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 2.2, yaitu:

Gambar 2.2 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Penguat

(Callister,2007)


8

a. Komposit Partikel (Particulate Composite) merupakan komposit yang

menggunakan serat berbentuk partikel atau serbuk yang berukuran

mikroskopis seperti pada Gambar 2.3 sebagai penguatnya dan

terdistribusi secara merata dalam matriks. Material yang digunakan

sebagai bahan penguat bisa dari material logam ataupun material non

logam. Komposit partikel mempunyai keunggulan seperti, ketahanan

keausan yang baik, tidak mudah retak dan daya ikat dengan matriks

baik. Contoh dari komposit ini termasuk seperti partikel silikon

karbida pada aluminium, pasir dan semen untuk membuat beton.

Gambar 2.3 Komposit Partikel (Sumber:

http://iesgeneralstudies.com/chapter-7-composites/ )

b. Komposit Serat (Fibrous Composites) merupakan jenis komposit yang

menggunakan penguat berupa serat atau fiber sebagai penanggung

beban utama. Serat yang digunakan memiliki kekuatan dan kekakuan

lebih baik dibanding matriks bahan pengikatnya seperti pada Gambar

2.4. Serat yang digunakan bisa berupa serat sintetis (fiberglass,carbon

fibers,plywood. dll) dan juga serat organik (bahan-bahan yang ada di

alam serat batang pohon, daun tumbuhan). Penyusunan serat pada jenis

komposit ini bisa disusun secara acak, searah maupun dengan orientasi

tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti

anyaman.


http://iesgeneralstudies.com/chapter-7-composites/

9

Gambar 2.4 Komposit Serat dengan Orientasi Continuous (Sumber:

Callister, 2007)

c. Komposit Berlapis (Structural Composites) merupakan jenis komposit

yang terdiri dari dua atau lebih lapisan yang digabung menjadi satu

dan setiap lapisnya memiliki karakteristik tersendiri. Penyusunan

lapisan ini bisa searah ataupun juga bisa melintang dengan lapisan

sebelumnya dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Komposit Berlapis (Sumber:

http://navyaviation.tpub.com/14018/css/Categories-Of-Composite-

Material-Damage-596.htm )

1.1.2 Komposit Berdasarkan Bahan Pengikat (Matriks)

Komposit berdasarkan bahan pengikat dapat dikelompokkan

menjadi tiga, yaitu:

a. Polymers Matrix Composite (PMC) merupakan komposit yang

menggunakan polimer (contohnya epoxy dan polyester) sebagai


http://navyaviation.tpub.com/14018/css/Categories-Of-Composite-Material-Damage-596.htm

http://navyaviation.tpub.com/14018/css/Categories-Of-Composite-Material-Damage-596.htm

10

pengikatnya ditambah penguat berupa serat (seperti glass, carbon,

aramid, boron dan sebagainya). Polymers Matrix Composite

merupakan komposit yang paling umum digunakan karena mudah

dalam proses pembuatannya, pembuatan bisa dilakukan pada suhu

kamar serta biaya pembuatan murah. Sebagai contoh, komposit

polimer berpenguat serat boron telah digunakan pada komponen

pesawat militer, bilah rotor helikopter dan beberapa jenis alat olahraga.

b. Metal Matrix Composite (MMC) merupakan komposit yang

menggunakan logam (sebagai contoh aluminium, magnesium,

tembaga) sebagai pengikatnya sedangkan bahan penguatnya dapat

berupa partikel, serat kontinyu dan putus-putus. Keunggulan Metal

Matrix Composite adalah bahan dapat digunakan pada temperatur

tinggi, dapat meningkatkan kekakuan, kekuatan, tahan terhadap abrasi,

tahan terhadap laju mulur, konduktifitas thermal dan ukuran yang

stabil. Metal Matrix Composite memiliki keunggulan dibandingkan

Polymers Matrix Composite yaitu penggunaan pada temperatur tinggi,

tidak mudah terbakar dan lebih tahan terhadap degradasi yang terjadi

oleh cairan organik. Beberapa kombinasi pada Metal Matrix

Composite sangat reaktif pada saat dilakukan penurunan temperatur.

Konsekuensinya terjadi degradasi pada saat pemrosesan suhu tinggi

atau pada saat dilakukan penurunan suhu pada proses pembuatan.

Masalah ini biasanya diatasi dengan menerapkan lapisan pelindung

pada permukaan pengikat komposit atau dengan memodifikasi

komposisi paduan matriks. Sebagai contoh Metal Matrix Composite

adalah pada komponen mesin mobil menggunakan komposit paduan

aluminium sebagai pengikatnya dan penguat berupa serat aluminium

oksida dan karbon. Komposit berpengikat logam jauh lebih mahal

dalam hal biaya pembuatan dibanding komposit berpengikat polimer.

Oleh karena hal tersebut penggunaan komposit berpengikat logam

menjadi sangat terbatas.


11

c. Ceramic Matrix Composite (CMC) merupakan bahan material

pembuat komposit yang menggunakan keramik sebagai matriknya dan

sebagai penguat biasanya digunakan adalah oksida, carbide dan nitrid.

Salah satu pembuatan CMC yaitu dengan proses DIMOX, yaitu proses

pembentukan komposit dengan reaksi oksidasi leburan logam untuk

pertumbuhan matriks keramik disekeliling daerah penguat. Komposit

berpengikat keramik memiliki dimensi yang lebih stabil dibanding

komposit berpengikat logam, ketangguhan yang baik, karakteristik

permukaan tahan aus, unsur kimianya stabil pada temperatur tinggi.

Proses pembuatan komposit berpengikat keramik cukup sulit dan

rumit. Pembuatan harus dilakukan secara hati-hati karena sensitifitas

sifat bahan pada mikrostrukturnya yang tidak dapat dihindari. Sebagai

contoh penggunaan komposit berpengikat keramik yaitu pada

pembuatan perkakas potong yang menggunakan pengikat Alumina

(Al2O3), karbida silicon (SiC) dan kombinasi serat wisker.

1.2 Komposit Berpenguat Serat

Serat adalah unsur utama pada bahan komposit berpenguat serat. Serat

menempati fraksi volume terbesar pada lapisan komposit dan membagi

porsi yang besar dari beban pada struktur komposit. Pemilihan serat yang

tepat, tipe, fraksi volume serat, panjang serat dan orientasi serat sangatlah

penting. Serat mempengaruhi beberapa karakteristik dari lapisan komposit

(Mallick,2007) seperti:

a. Densitas

b. Kekuatan dan modulus tarik

c. Kekuatan dan modulus tekan

d. Kekuatan terhadap kegagalan kelelahan yang baik

e. Konduktivitas termal dan listrik

f. Biaya

Serat memiliki banyak bentuk panjang, oleh karena itu serat memiliki

kemungkinan ketidaksempurnaan. Kekuatan serat memiliki variabel yang


12

acak. Menguji 10.000 serat dapat menghasilkan 10.000 nilai kekuatan

yang berbeda. Data kekuatan yang tidak seragam ini, bisa digunakan untuk

membentuk pendistribusian kekuatan sesungguhnya. Kekuatan rata-rata

dan variasi penyebaran kekuatan menjadi kualitas penting dalam

menentukan sifat dari suatu serat. Karena kekuatan serat yang acak secara

alami, banyak dilakukan penelitian dengan berbagai metode untuk

mempelajari kekuatan bahan komposit (Hyer, 1998).

Pada komposit yang dilihat dari bahan penguat berupa serat, dapat

digolongkan menjadi dua yaitu:

a. Komposit alam (Komposit organik)

Komposit alam menggunakan serat yang berasal dari tumbuhan atau

hewan, yang biasanya berupa serat kayu, jerami, kapas, wol, sutera,

serat sabut kelapa, dll.

b. Komposit sintetis (Komposit anorganik)

Komposit sintetis adalah komposit yang mempunyai bahan penguat

serat yang diproduksi dengan industri manufaktur. Dimana komponen-

komponen diproduksi secara terpisah, kemudian digabungkan dengan

teknik tertentu. Sehingga didapatkan serat dengan sifat, struktur dan

geometri yang diinginkan. Serat sintetis dapat berupa serat karbon,

serat nilon serat gelas.

Karakteristik mekanis dari komposit berpenguat serat tidak hanya

ditentukan dari sifat serat tersebut. Tetapi juga pada sudut yang menerima

pembebanan melalui pengikat yang diteruskan ke serat. Susunan atau

orientasi dari serat, konsentrasi serat dan distribusi serat memiliki

pengaruh yang signifikan pada kekuatan dan sifat lain dari komposit

berpenguat serat.

1.3 Orientasi Serat

Orientasi serat dapat menentukan sifat dan karakteristik komposit yang

akan dihasilkan. Secara umum penyusunan serat pada komposit dapat

dibedakan pada Gambar 2.6 berikut:


13

Gambar 2.6 Penyusunan Serat Komposit (Sumber: Gibson, 1994)

a. Continuous Fiber Composite atau Unidirectional

Continuous Fiber Composite, mempunyai bentuk serat panjang, lurus

dan serat disusun secara parallel satu sama lain. Kekuatan tarik yang

paling tinggi terdapat pada bahan yang sejajar dengan arah serat.

b. Woven Fiber Composite atau Bi-directional

Woven Fiber Composite, komposit ini tidak mudah dipengaruhi

pemisahan antar lapisan karena susunan seratnya juga mengikat serat

antar lapisan. Akan tetapi susunan serat memanjangnya yang tidak

begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan akan melemah.

c. Discontinuous/Chopped Fiber Composite

Discontinuous Fiber Composite, mempunyai bentuk serat pendek.

Jenis komposit ini dibedakan menjadi tiga golongan (Gibson, 1994):

1) Aligned discontinuous fiber

Pada golongan ini penyusunan serat dilakukan secara searah. Dapat

dilihat pada Gambar 2.7 berikut:

Gambar 2.7 Aligned discontinuous fiber

2) Off-axis aligned discontinuous fiber

Pada golongan ini penyusunan serat dilakukan secara menyilang.

Dapat dilihat pada Gambar 2.8 berikut:


14

Gambar 2.8 Off-axis aligned discontinuous fiber

3) Randomly oriented discontinuous fiber

Pada golongan ini penyusunan serat dilakukan secara acak. Dapat

dilihat pada Gambar 2.9 berikut:

Gambar 2.9 Randomly oriented discontinuous fiber

d. Hybrid Fiber Composite

Hybrid Fiber Composite, merupakan komposit gabungan antara serat

tipe serat lurus dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat

mengganti kekurangan sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan

kelebihannya.

1.4 Metode Pembuatan Komposit

Metode pembuatan komposit dapat digolongkan dalam dua proses

pencetakan, yaitu:

a. Proses Pencetakan Terbuka (Open-Mold Processes)

Pembuatan komposit menggunakan metode pencetakan terbuka

dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu:

1) Metode Hand Lay Up

Metode ini merupakan metode yang paling sederhana untuk

membuat komposit polimer berpenguat serat. Pada metode ini

penguat (serat) diletakkan di dalam cetakan, lalu resin yang sudah

dicampur dengan katalis dimasukan ke dalam cetakan dengan cara

dioleskan menggunakan kuas. Aplikasi metode ini pada badan


15

kapal, tangki, rumah dan panel. Metode hand lay up dapat dilihat

pada Gambar 2.10

Gambar 2.10 Metode Hand Lay Up

(Sumber: http://www.carbonfiberglass.com/Composites-

Manufacturing/Composites-Manufacturing-Processes.html)

2) Metode Spray Up

Metode pembuatan komposit ini hampir sama dengan metode

hand lay-up dalam pembuatannya. Dalam metode ini potongan

serat dan campuran resin dengan katalis disemprotkan ke cetakan.

Untuk meningkatkan densitasnya dengan menggunakan roller

untuk menghilangkan udara yang terjebak dan menjamin resin

meresap dalam serat. Metode ini sering digunakan karena dapat

membuat bentuk yang kompleks. Metode spray up dapat dilihat

pada Gambar 2.11.

Gambar 2.11 Metode Spray Up

(Sumber: https://netcomposites.com/guide

tools/guide/manufacturing/spray-lay-up/)


http://www.carbonfiberglass.com/Composites-Manufacturing/Composites-Manufacturing-Processes.html

http://www.carbonfiberglass.com/Composites-Manufacturing/Composites-Manufacturing-Processes.html

https://netcomposites.com/guide%20tools/guide/manufacturing/spray-lay-up/

https://netcomposites.com/guide%20tools/guide/manufacturing/spray-lay-up/

16

3) Metode Filament Winding

Metode ini dilakukan dengan cara fiber tipe roving atau single

strand dilewatkan melalui wadah yang berisi resin, kemudian fiber

tersebut akan diputar sekeliling mandrel yang sedang bergerak dua

arah, arah radial dan arah tangensial. Proses ini dilakukan berulang,

sehingga cara ini didapatkan lapisan serat dan fiber sesuai dengan

yang diinginkan seperti pada Gambar 2.12. Resin yang biasa

digunakan adalah polyester, vinil, ester, epoxy dan fenolat. Proses

ini terutama digunakan untuk komponen belah berlubang,

umumnya bulat atau oval seperti pipa dan tangki. Adapun aplikasi

dari proses filament winding ini digunakan untuk menghasilkan

bejana tekan, motor roket, tank, tongkat golf dan pipa.

Gambar 2.12 Metode Filament Winding (Sumber:

http://www.nuplex.com/composites/processes/filament-winding)

b. Proses Pencetakan Tertutup (Closed-Mold Processes)

Proses pembuatan komposit menggunakan metode pencetakan

tertutup dilakukan dengan cara:

1) Metode Injection and Compression Molding

Metode ini menggunakan serat yang sudah tercampur dengan

resin kemudian di tekan masuk ke cetakan melalui suatu lintasan

tertutup dengan nosel di ujungnya. Campuran serat dan resin

tersebut ditekan dengan semacam sekrup ulir agar campuran


http://www.nuplex.com/composites/processes/filament-winding

17

tersebut mudah terdorong maju dan masuk ke cetakan. Metode

injection and compression molding dapat dilihat pada Gambar 2.13

Gambar 2.13 Metode Injection and Compression Molding

(Sumber http://www.daviesmolding.com/Pages/Resources/Engineering

Specifications /Plastic-Molding/Injection-Compression-Molding.aspx)

2) Metode Sheet Molding Compound

Proses pembuatan komposit ini dijalankan secara otomatis.

Jalannya proses ini menggunakan beberapa roller tekan untuk

menggabungkan dua bagian komposit. Metode Sheet Molding

Compound dapat dilihat pada Gambar 2.14.

Gambar 2.14 Metode sheet molding compound

(Sumber: http://www.nuplex.com/composites/processes/hot-

moulding-processes)

2. Polimer

Polimer didefinisikan sebagai rangkaian panjang molekul yang

mengandung satu atau lebih dari pengulangan atom-atom, digabungkan

bersama oleh ikatan kovalen yang kuat. Polimer mempunyai struktur dan


http://www.daviesmolding.com/Pages/Resources/Engineering%20Specifications%20/Plastic-Molding/Injection-Compression-Molding.aspx

http://www.daviesmolding.com/Pages/Resources/Engineering%20Specifications%20/Plastic-Molding/Injection-Compression-Molding.aspx

http://www.nuplex.com/composites/processes/hot-moulding-processes

http://www.nuplex.com/composites/processes/hot-moulding-processes

18

sifat-sifat yang rumit disebabkan oleh jumlah atom pembentuk yang jauh

lebih besar dibandingkan dengan senyawa yang berat atomnya rendah.

Bahan polimer yang mempunyai berat molekul besar dan berikatan

kovalen, menunjukkan sifat-sifat yang berbeda dari bahan organik yang

mempunyai berat molekul rendah. Bahan yang mempunyai berat molekul

rendah berubah menjadi cair dengan viskositas rendah atau menguap kalau

dipanaskan, sedangkan bahan polimer mencair dengan sangat kental dan

tidak menguap. Bahan yang tidak bisa berfusi ini akan terurai karena panas

menjadi karbon, pada tahap akhirnya tanpa penguapan (Surdia, 1999).

Polimer secara struktur jauh lebih rumit dibandingkan dengan logam

dan keramik. Menurut Surdia, polimer memiliki sifat-sifat khas antara

lain:

a. Kemampuan cetak yang baik. Pada temperatur relatif rendah polimer

dapat dicetak dengan penyuntikan, penekanan, ekstrusi dan

sebagainya. Hal tersebut mengakibatkan biaya pembuatan rendah

b. Produk yang ringan dan kuat dapat dibuat. Berat jenis polimer lebih

rendah dibandingkan logam dan keramik.

c. Banyak di antara polimer bersifat isolasi listrik yang baik.

d. Baik dalam ketahanan air dan ketahanan zat kimia.

e. Kurang tahan terhadap temperatur tinggi.

f. Beberapa bahan tahan terhadap abrasi.

2.1 Polimer Thermoset dan Thermoplastic

Polimer yang sering dipakai adalah polimer yang sering disebut

dengan plastik. Berdasarkan sifat-sifatnya terhadap suhu, plastik dibagi

dalam dua kategori yaitu:

a. Thermosetting

Thermosetting merupakan polimer yang tidak dapat mengikuti

perubahan suhu (irreversible). Jika pengerasan telah terjadi maka

bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan dengan suhu tinggi

tidak akan melunakkan thermoset melainkan akan membentuk arang


19

dan sukar didaur ulang. Contoh dari thermoset adalah Epoksida,

Bismaliemida (BMI) dan Poli-imida (PI).

b. Thermoplastic

Thermoplastic merupakan polimer atau plastik yang dapat

dilunakkan berulang kali (recycle) dengan menggunakan panas.

Thermoplastic akan meleleh pada suhu tertentu dan dapat balik

(reversible) kepada sifat aslinya, yaitu kembali mengeras bila

didinginkan. Contoh dari thermoplastic adalah Poliester, Nylon 66, PP,

PTFE, PET, Polieter sulfon, PES dan Polieter erketon (PEEK)

2.2 Resin Poliester dan Resin Epoksi

Dalam pembuatan komposit, resin yang banyak digunakan adalah dari

jenis polimer thermosetting yang terdiri dari:

a. Resin Poliester

Resin poliester adalah bahan matriks polimer yang paling sering

digunakan sebagai matriks pengikat. Resin poliester memiliki kekuatan

mekanis yang cukup baik, ketahanan terhadap bahan kimia dan

harganya relatif murah. Dalam mempercepat pembuatan komposit,

dilakukan penambahan katalis pada resin poliester. Resin ini biasanya

dipakai sebagai matriks pada komposit polimer dengan penguat serat

gelas.

b. Resin Epoksi

Resin ini harganya cukup mahal, namun memiliki keunggulan

yaitu sangat kuat dan penyusutan relatif kecil setelah proses curing.

Resin ini banyak dipakai sebagai matriks pada komposit polimer

berpenguat serat karbon.

3. Mekanika Komposit

Komposit merupakan material yang tersusun oleh dua atau lebih bahan

pokok. Sehingga perancangan dan analisa sifat mekanik bahan komposit

berbeda dengan bahan-bahan konvensional seperti logam. Menurut


20

(Gibson, 1994) sifat mekanik komposit dapat dilihat dari dua sisi yaitu

mikromekanik dan makromekanik (pada komposit berpenguat serat).

Mikromekanik berkaitan dengan perilaku/karakter mekanik bahan

penyusun (dalam hal ini adalah serat sebagai penguat dan matriks sebagai

pengikat), interaksi yang ditimbulkan antara bahan penyusun dan geometri

atau cara penyusunan komposit (orientasi serat yang digunakan dan satu

lapisan komposit). Makromekanik berkaitan dengan pengaruh ketebalan

pada komposit dan strukturnya (dalam hal ini jumlah lapisan dalam

komposit) tanpa memperhatikan bahan penyusun dan interaksi yang

ditimbulkan. Sifat makromekanik dapat dicirikan berdasarkan tegangan

dan regangan rata-rata, sifat mekanik dalam bahan homogen yang setara.

Mikromekanik dan makromekanik komposit dapat dilihat pada Gambar

2.15.

Gambar 2.15 Mikromekanik dan makromekanik pada komposit

(Sumber: Gibson, 1994)

Sifat bahan komposit tidak bisa disamakan dengan bahan-bahan

konvensional. Pada bahan konvensional seperti logam struktur materialnya

homogen (sifat tidak berbeda dari satu titik ke titik yang lain) dan isotropik

(sifat tidak bergantung pada orientasi). Kebanyakan komposit bersifat

heterogen dan anisotropik, artinya sifat dalam komposit bervariasi saat

berpindah dari pengikat ke penguat dan saat merubah arah orientasi

penyusunan terhadap hasil pengukuran. Sebagai contoh pada komposit

berpenguat serat yang orientasinya unidirectional, serat disusun secara


21

searah memiliki kekuatan dan kekakuan lebih besar sepanjang arah

penguatan dari pada arah melintang.

4. Fraksi Volume Komposit

Fraksi volume adalah aturan perbandingan untuk pencampuran volume

serat dan volume matriks bahan pembentuk komposit terhadap volume

total komposit. Biasanya penggunaan istilah fraksi volume mengacu pada

jumlah prosentase (%) volume bahan penguat atau reinforcement yang

digunakan dalam proses pembuatan komposit. Perhitungan matriks (resin)

dan katalis juga harus sesuai dengan komposisi yang dibutuhkan agar

komposit yang dihasilkan lebih maksimal.

Perhitungan pencampuran bahan komposit untuk menetukan fraksi

volume dapat dilihat di bawah ini:

a. Volume Komposit/Cetakan (Vkomposit)

Vkomposit = pcetakan x lcetakan x tcetakan (2.1)

Dengan:

Vkomposit adalah volume cetakan (cm3).

pcetakan adalah panjang cetakan (cm).

lcetakan adalah lebar cetakan (cm).

tcetakan adalah tebal cetakan (cm).

b. Volume Reinforcement/Serat (Vserat)

Vserat = Vkomposit x fraksi volume (2.2)

Dengan:

Vserat adalah volume serat (cm3).

Vkomposit adalah volume cetakan (cm3).

fraksi volume adalah fraksi volume yang digunakan (%)


22

c. Massa Serat (mserat)

mserat = Vserat x ρserat (2.3)

Dengan:

Mserat adalah massa serat (gr).

Vserat adalah volume serat (cm3).

ρserat adalah massa jenis serat (gr

/cm3).

5. Uji Tarik

Uji tarik adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan

suatu bahan/material dengan cara memberikan beban gaya yang sesumbu

(Askeland, 1985). Hasil yang didapatkan dari pengujian tarik sangat

penting untuk rekayasa teknik dan desain produk karena menghasilkan

data kekuatan material. Pengujian uji tarik digunakan untuk mengukur

ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara

lambat. Benda yang di uji tarik diberi pembebanan pada kedua arah

sumbunya. Pemberian beban pada kedua arah sumbunya diberi beban yang

sama besarnya. Pengujian tarik dapat dilihat pada Gambar 2.16.

Gambar 2.16 Pengujian tarik

Pengujian tarik adalah dasar dari pengujian mekanik yang

dipergunakan pada material. Dimana spesimen uji yang telah

distandarisasi, dilakukan pembebanan uniaxial sehingga spesimen uji

mengalami peregangan dan bertambah panjang hingga akhirnya patah.


https://sersasih.files.wordpress.com/2011/07/untitled.jpg

23

Pengujian tarik relatif sederhana, murah dan sangat terstandarisasi

dibanding pengujian lain.

Hal-hal yang perlu diperhatikan agar penguijian menghasilkan nilai yang

valid adalah; bentuk dan dimensi spesimen uji, pemilihan grips dan lain-

lain.

a. Bentuk dan Dimensi Spesimen uji

Spesimen uji harus memenuhi standar dan spesifikasi dari ASTM E8

atau D638. Bentuk dari spesimen penting karena kita harus menghindari

terjadinya patah atau retak pada daerah grip atau yang lainnya. Jadi

standarisasi dari bentuk spesimen uji dimaksudkan agar retak dan patahan

terjadi di daerah gage length. Bentuk dan dimensi spesimen uji tarik dapat

dilihat pada Tabel 2.1 dan Gambar 2.17.

Tabel 2.1 Dimensi spesimen sesuai ASTM D638-02

Gambar 2.17 Bentuk dan dimensi spesimen uji ASTM D 638-02

b. Grip and Face Selection

Face dan grip adalah faktor penting. Pemilihan setting yang tidak

tepat, spesimen uji akan terjadi slip atau bahkan pecah dalam


24

daerah grip (jaw break). Ini akan menghasilkan hasil yang tidak

valid. Face harus selalu tertutupi di seluruh permukaan yang kontak

dengan grip. Agar spesimen uji tidak bergesekan langsung dengan face.

Beban yang diberikan pada bahan yang di uji ditransmisikan pada

pegangan bahan yang di uji. Dimensi dan ukuran pada benda uji

disesuaikan dengan standar baku pengujian.

Kurva tegangan-regangan teknik dibuat dari hasil pengujian yang

didapatkan dapat dilihat pada Gambar 2.18.

Gambar 2.18 Kurva tegangan - regangan (Sumber:

http://www.infometrik.com/2009/09/mengenal-uji-tarik-dan-sifat-sifat-

mekanik-logam/)

Tegangan yang digunakan pada kurva adalah tegangan membujur

rata-rata dari pengujian tarik. Tegangan teknik tersebut diperoleh dengan

cara membagi beban yang diberikan dibagi dengan luas awal penampang

benda uji. Dituliskan seperti dalam persamaan beriku ini t:

(2.4)

Keterangan ; : Tegangan (kg/mm2)

P : Beban yang diberikan (kg)

A0 : Luas penampang awal benda uji (mm2)

Regangan yang digunakan untuk kurva tegangan-regangan teknik

adalah regangan linier rata-rata, yang diperoleh dengan cara membagi


http://www.infometrik.com/2009/09/mengenal-uji-tarik-dan-sifat-sifat-mekanik-logam/

http://www.infometrik.com/2009/09/mengenal-uji-tarik-dan-sifat-sifat-mekanik-logam/

25

perpanjangan yang dihasilkan setelah pengujian dilakukan dengan panjang

awal, seperti pada persamaan berikut ini :

(2.5)

Keterangan ; : Besar regangan

L : Panjang benda uji setelah pengujian (mm)

Lo : Panjang awal benda uji (mm)

Bentuk dan besaran pada kurva tegangan-regangan suatu logam

tergantung pada komposisi, perlakuan panas, deformasi plastik, laju

regangan, temperatur dan keadaan tegangan yang menentukan selama

pengujian. Parameter-parameter yang digunakan untuk menggambarkan

kurva tegangan-regangan logam adalah kekuatan tarik, kekuatan luluh atau

titik luluh, persen perpanjangan dan pengurangan luas. Dan parameter

pertama adalah parameter kekuatan, sedangkan dua yang terakhir

menyatakan keuletan bahan.

Bentuk kurva tegangan-regangan pada daerah elastis tegangan

berbanding lurus terhadap regangan. Deformasi tidak berubah pada

pembebanan, daerah remangan yang tidak menimbulkan deformasi apabila

beban dihilangkan disebut daerah elastis. Apabila beban melampaui nilai

yang berkaitan dengan kekuatan luluh, benda mengalami deformasi plastis

bruto. Deformasi pada daerah ini bersifat permanen, meskipun bebannya

dihilangkan. Tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan deformasi

plastis akan bertambah besar dengan bertambahnya regangan plastik.

Pada tegangan dan regangan yang dihasilkan, dapat diketahui nilai

modulus elastisitas. Persamaannya dituliskan seperti pada persamaan

berikut ini :

(2.6)

Keterangan ; E : Besar modulus elastisitas (kg/mm2),

: regangan

: Tegangan (kg/mm2)


26

6. Kerusakan Pada Komposit

Komposit juga dapat mengalami kegagalan atau kerusakan. Kegagalan

dalam komposit berkaitan dengan struktur laminasi dan pembebanan.

Setiap kegagalan pada bahan teknik diawali dengan munculnya titik retak,

kemudian dilanjutkan dengan perambatan atau pertumbuhan retak yang

berakhir dengan perpatahan pada bahan teknik. Menurut Nijssen (2015)

beberapa mekanisme kegagalan pada komposit adalah sebagai berikut:

a. Splitting

b. Delamination

c. Buckling

d. Fatigue

e. Impact damage

f. Creep and stress relaxation

Pada umumnya ada tiga pembebanan yang menyebabkan rusaknya

suatu bahan komposit, yaitu pembebanan tarik tekan dalam arah

longitudinal maupun transversal serta geser.

6.1 Kerusakan Akibat Beban Tarik Longitudinal

Pada komposit yang diberi beban (gaya tarik) secara sejajar dengan

arah longitudinal dari serat. Kerusakan bermula dari serat-serat yang patah

pada penampang yang paling lemah. Semakin besar beban yang diberikan,

maka semakin banyak serat yang patah. Pada kebanyakan kasus, serat

tidak patah sekaligus secara bersamaan. Ada tiga kemungkinan jika serat

yang patah semakin banyak:

a. Jika matriks mampu menahan gaya geser dan meneruskan ke serat

sekitar, maka serat yang patah semakin banyak. Hal ini akan

menimbulkan retakan. Dan pada akhirnya akan terjadi perpatahan,

patahan yang terjadi disebut patah getas seperti pada Gambar 2.19 a.

b. Jika matriks tidak mampu menahan konsentrasi tegangan geser yang

terjadi di ujung, serat dapat terlepas dari matriks (debonding) dan


27

komposit akan rusak tegak lurus arah serat seperti pada Gambar 2.19

b.

c. Kombinasi dari dua tipe di atas, pada kasus ini terjadi disembarang

tempat disertai dengan kerusakan matriks. Kerusakan yang terjadi

berupa patahan seperti sikat (brush type) seperti pada Gambar 2.19 c.

Gambar 2.19 Kerusakan pada komposit akibat beban tarik longitudinal

6.2 Kerusakan Akibat Beban Tarik Transversal

Ketika komposit diberi beban tarik melintang (Transversal), serat di

dalam matriks menjadi sukar untuk menerima beban. Serat pada komposit

yang mengalami pembebanan tegak lurus arah serat, akan mengalami

konsentrasi tegangan pada interface antar serat dan matriks itu sendiri.

Bahan komposit yang mengalami beban transversal akan mengalami

kerusakan pada interface. Kerusakan transversal bisa terjadi pada

komposit dengan jenis serat acak yang lemah dalam arah melintang.

Contoh pada komposit yang mengalami regangan di bawah pembebanan

transversal dapat dilihat pada Gambar 2.20.

Gambar 2.20 Komposit yang menerima beban transversal (Sumber:

Gibson,1994)


28

6.3 Kerusakan Internal Mikroskopik

Struktur bahan teknik dianggap rusak jika terjadi kerusakan total.

Namun untuk kasus tertentu, deformasi yang sangat kecil pada struktur

bahan sudah dianggap sebagai kerusakan.

Komposit dapat mengalami kerusakan internal mikroskopik akibat

deformasi yang sangat kecil jauh sebelum kerusakan yang sebenarnya

terjadi (kerusakan makroskopik). Kerusakan mikroskopik yang terjadi

pada komposit dapat berupa:

a. Patah pada serat (fiber breaking)

b. Retak mikro pada matriks (matrix micro crack)

c. Serat terkelupas dari matriks (debonding)

d. Terlepasnya lamina satu dengan yang lainnya (delamination)

Dalam melihat kerusakan akibat internal mikroskopik harus

menggunakan mikroskop dan foto mikro untuk menentukan jenis

kerusakan yang terjadi. Kerusakan tidak dapat dilihat oleh mata secara

langsung, maka akan sulit dalam menentukan kapan dan dimana suatu

komposit akan rusak. Oleh karena itu, suatu komposit dikatakan

mengalami kerusakan apabila kurva tegangan-regangan (didapat dari

pengujian tarik) tidak lagi linear, atau ketika bahan tersebut telah rusak

total. Hal ini berlalu baik pada komposit satu lapis (lamina) maupun

laminate (komposit dengan beberapa lapisan).

7. Suara

Suara atau bunyi adalah sesuatu yang dihasilkan dari gelombang

longitudinal yang merambat melalui suatu medium. Benda yang

menghasilkan bunyi disebut sumber bunyi. Ada beberapa syarat agar

bunyi dapat terdengar antara lain: (Gabriel,2001)

a. Ada benda yang bergetar (sumber bunyi).

b. Ada medium yang merambatkan bunyi.

c. Ada penerima yang berada di dalam jangkauan sumber bunyi.


29

Bunyi yang didengar manusia secara fisis dapat dibedakan menjadi

dua, yaitu loudness (suara keras) yang berhubungan dengan energi pada

gelombang bunyi dan pitch (suara tinggi) yang diketahui dengan besaran

frekuensi. Ambang frekuensi bunyi yang dapat didengar oleh manusia

kira-kira dari 20 Hz hingga 20.000 Hz, ambang bunyi ini disebut

audiosonik. Ambang bunyi diatas 20.000 Hz disebut ultrasonik sedangkan

untuk ambang bunyi dibawah 20 Hz disebut infrasonik. Pada keadaan

normal, telinga manusia paling peka terhadap bunyi dengan frekuensi 100-

3200 Hz. Sedangkan frekuensi percakapan manusia berada pada rentang

frekuensi 600-4000 Hz.

Bunyi juga dapat menjadi penggangu kegiatan kita sehari-hari jika

bunyi tersebut memiliki intensitas yang tinggi. Intensitas bunyi dinyatakan

dengan satuan bel atau desibel (dB). Bunyi yang menggangu tersebut

sering disebut juga dengan kebisingan. Alat yang biasa digunakan untuk

mengukur tingkat kebisingan adalah Sound Level Meter (SLM). Ada tiga

jenis respon frekuensi yang dapat diukur dengan SLM, yaitu skala A, B

dan C. Skala A merupakan skala yang mewakili batasan pendengaran

manusia dan respon telinga terhadap kebisingan.

7.1 Akustik

Akustik adalah sesuatu yang terkait dengan bunyi atau suara,

berkenaan dengan indera pendengaran dan ruangan yang mempengaruhi

bunyi. Akustik merupakan unsur penunjang terhadap desain yang baik,

karena pengaruh akustik sangat luas. Dapat menimbulkan efek-efek fisik

dan emosi dalam ruang sehingga seseorang akan mampu merasakan

kesan-kesan tertentu (Suptandar,1982). Dalam menciptakan suatu ruang

dengan karakteristik akustik tertentu diperlukan suatu material akustik.

Material akustik yang digunakan untuk mengendalikan kualitas akustik

pada umumnya memiliki sifat-sifat sebagai pemantul (reflektor), penyerap

(absorber), penyebar (diffuser) dan penginsulasi (insulator).


30

7.2 Peredam Suara

Peredam suara adalah alat yang berfungsi untuk meredam atau

mengurangi jumlah instensitas suara atau bunyi kebisingan yang terjadi.

Peredam suara berhubungan dengan organ pendengar, suara, atau ilmu

bunyi. Sistem peredam suara dalam sebuah ruangan merupakan keadaan

sebuah ruang yang mempengaruhi mutu bunyi yang terjadi di dalamnya.

Peredam suara pada ruang ini sendiri banyak dikaitkan dengan hal yang

mendasar seperti perubahan suara karena pantulan dan juga gangguan

suara ketembusan suara dari ruang lain. Banyak material penyerap yang

sangat efektif untuk digunakan. Material-material tersebut biasanya

digunakan untuk memperjelas suara yang dihantarkan dalam ruang atau

juga mengurangi kejelasan suara yang timbul.

7.3 Uji Peredam Suara

Uji peredam suara adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji

kemampuan suatu material atau bahan dalam meredam suara. Pada

penelitian ini uji peredam suara dilakukan menggunakan kotak uji

berukuran panjang 80 cm, lebar 25 cm, dan tinggi 25 cm yang dapat

dilihat pada Gambar 2.21. Penggunaan kotak uji ini bertujuan sebagai

pengganti ruangan. Sistem kerja dari uji peredam suara ini adalah sumber

suara yang berasal dari speaker, untuk membangkitkan suara

menggunakan amplifier yang dihubungkan ke audio frequency generator

yang dapat dilihat pada Gambar 2.22. Pengujian yang dilakukan dalam

penelitian ini untuk menguji redaman suara dari komposit serat bambu

dengan variasi orientasi susunan serat. Komposit yang digunakan

berfungsi sebagai sekat pemisah antar ruang, untuk pengujian redaman

suara menggunakan alat sound level meter. Penentuan kemampuan

peredaman suara suatu material dalam penelitian ini menggunakan

koefisien penyerapan bunyi.


31

Gambar 2.21 Kotak uji peredam suara

Gambar 2.22 Skema sistem kerja uji peredam suara

7.4 Koefisien Penyerapan Bunyi

Koefisien penyerapan bunyi atau Noise Absorption Coefficient adalah

efisiensi penyerapan bunyi suatu bahan pada suatu frekuensi tertentu.

Koefisien penyerapan bunyi disombolkan dengan α. Nilai koefisien


32

penyerapan bunyi berada pada rentang nol hingga satu, jika nilai

penyerapan bunyi adalah nol maka gelombang bunyi seluruhnya

dipantulkan, jika nilai penyerapan bunyi adalah satu maka gelomang bunyi

diserap seluruhnya. Nilai Koefisien penyerapan bunyi dapat ditentukan

dengan persamaan:

(2.7)

Keterangan: α : Koefisien penyerapan bunyi

: Total intensitas bunyi sebelum dipasang sekat (dB)

: Intensitas bunyi setelah dipasang spesimen (dB)

8. Bahan-bahan Pembentuk Komposit

8.1 Katalis

Bahan pendukung yang digunakan pada awal proses pembuatan

komposit, katalis biasanya ditambahkan pada resin untuk mempercepat

proses pemadatan resin pada temperatur kamar (27ºC). Umumnya

penggunaan katalis berkisar 0,5-4% dari fraksi volume komposit.

8.2 Accelerator

Bahan pendukung yang berfungsi agar katalis dan polyester resin dapat

berpolimerisasi pada temperature kamar dengan waktu yang relative lebih

cepat, tanpa ada pemberian panas dari luar.

8.3 Mold Release

Merupakan lapisan yang berfungsi untuk mencegah laminat lengket

dengan cetakan. Mold release yang umum dipergunakan yaitu mold

release wax (misalnya mirror glaze).


33

9. Bambu

Bambu adalah sejenis tanaman yang memiliki rongga dan ruas di

batangnya, bambu merupakan salah satu tanaman yang memiliki sistem

rhizoma dependen yang unik karena mampu tumbuh dengan cepat yaitu

sekitar 60 cm per-hari.

Bambu memiliki manfaat yang sangat luas, misalnya sebagai:

makanan, kerajinan, hingga kebutuhan industri dan bahan bangunan.

Jenis-jenis bambu juga sangat beragam sehingga tiap jenis bambu

memiliki karakteristik tersendiri dan berbeda-beda dalam pemanfaatannya.

Di beberapa daerah di Indonesia, telah mempergunakan bambu sebagai

salah satu keperluan sehari-hari seperti bahan untuk membuat bakul nasi,

tampah/perangkap ikan, tempat kue, kerajinan tangan, alat musik, selain

itu bambu juga banyak dipakai sebagai bahan struktur bangunan serta

perabot rumah tangga di daerah tropis.

Dari pernyataan tersebut dapat disimpulkan bahwa bambu telah

berfungsi sebagai salah satu kebutuhan manusia, baik untuk perumahan

maupun untuk perabotan rumah tangga. Pemilihan bambu sebagai bahan

bangunan dapat didasarkan pada harganya yang rendah, serta kemudahan

untuk memperolehnya.

Pemanfaatan suatu bahan tanpa mengetahui sifat mekaniknya dengan

baik akan berakibat fatal. Pemakaian bahan dapat berlebihan sehingga dari

segi ekonomi akan boros dan dapat membahayakan ketersediaan bahan di

lingkungan, pemakaian dengan ukuran terlalu kecil akan membahayakan

pemakainnya. Jika sifat mekanika bahan telah dikuasai, maka dapat

dipikirkan cara mengatasi kelemahannya serta memanfaatkan sifat-sifat

unggulnya.

9.1 Pemanfaatan Bambu

Bambu memiliki manfaat yang sangat luas, mulai dari makanan,

kerajinan, hingga kebutuhan industri dan bahan bangunan. Jenis-jenis

bambu juga sangat beragam sehingga tiap jenis bambu memiliki


34

karakteristik tersendiri dan berbeda-beda dalam pemanfaatannya. Bagian-

bagian bambu yang banyak dimanfaatkan, yaitu:

a. Akar

Akar tanaman bambu dapar berfungsi sebagai penahan erosi guna

mencegah bahaya banjir. Akar bambu juga dapat berperan dalam

menangani limbah beracun akibat keracunan merkuri. Bagian tanaman ini

menyaring air yang terkena limbah tersebut melalui serabut-serabut

akarnya.

b. Batang

Batang bambu baik yang masih muda maupun yang sudah tua dapat

digunakan untuk berbagai macam keperluan, namun demikian tidak semua

jenis bambu dapat dimanfaatkan. Secara geris besar pemanfaatan batang

bambu dapat diglongkan kedalam dua hal yaitu:

1) Berdasarkan bentuk bahan baku, yaitu :

a) Bambu yang masih dalam keadaan bulat, umumnya digunakan

untuk tiang pada bangunan rumah sederhana.

b) Bambu yang sudah dibelah, umumnya digunakan untuk dinding

rumah, rangka atap (yang terbuat dari ijuk atau rumbia), simpit,

kerajinan tangan dan lain sebagainya.

c) Gabungan bambu bulat dan sudah dibelah serta serat bambu,

umumnya digunakan untuk aneka kerajinan tangan, misalnya

keranjang, kursi, meja, dan lain-lain.

2) Berdasarkan penggunaan akhir yaitu untuk konstruksi dan non

konstruksi.

9.2 Bambu Sebagai Penguat

Serat alam (natural fiber) seperti bambu, jute, straw, sisal dan Coir

sedang mendapat perhatian sebagai bahan penguat polymer untuk

digunakan material komposit. Hal ini disebabkan karena :


35

a. Serat alam lebih murah dibandingkan dengan serat sintetik (syntetic

fiber)

b. Memiliki berat jenis rendah

c. Memiliki kekuatan spesifik yang tinggi

d. Mudah diperoleh dan merupakan sumber daya alam yang dapat di olah

kembali

e. Kekuatan tarik dan modulus young rata-rata meningkat seiring dengan

meningkatnya kandungan cellulose.

Tabel 2.2 Sifat mekanis serat alam (Manuputty; Pieter Berhitu, 2010)

Natural

Fiber

Density

(10-3

kg.M-

3)

Cellulose (%) Liguin Migrro

Fibrillaangle

(degree)

Coir 1150 43 45 30-49

Banana 1350 65 5 11

Sisal 1450 70 12 20-25

Jute 1450 63 11,7 8

Bamboo 600-800 60,8 32,2 2-10

9.3 Bambu Apus

Bambu tali atau bambu apus (Gigantochloa apus) merupakan

jenis bambu yang tersebar luas di Indonesia dan Asia tropis. Bambu ini

banyak diusahakan untuk bahan baku pembuatan kerajinan tangan

Kolom bambu terdiri atas sekitar 50% parenkim, 40% serat dan 10%

sel penghubung (Dransfield dan Widjaja, 1995). Parenkim dan sel

penghubung lebih banyak ditemukan pada bagian dalam dari kolom,

sedangkan serat lebih banyak ditemukan pada bagian luar. Sedangkan

susunan serat pada ruas penghubung antar buku memiliki kecenderungan

bertambah besar dari bawah ke atas sementara parenkimnya berkurang.


https://id.wikipedia.org/wiki/Bambu

https://id.wikipedia.org/wiki/Indonesia

https://id.wikipedia.org/wiki/Asia

https://id.wikipedia.org/wiki/Tropis

36

Sifat fisis dan mekanik merupakan informasi penting guna memberi

petunjuk tentang cara pengerjaan maupun sifat barang yang dihasilkan.

Beberapa hal yang mempengaruhi sifat mekanis bambu adalah umur,

posisi ketinggian, diameter, tebal daging bambu, posisi beban (pada buku

atau ruas), posisi radial dari luas sampai ke bagian dalam dan kadar air

bambu.

B. TINJAUAN PUSTAKA

Yohana Maya Kartikaratri dkk (2012) meneliti tentang Pembuatan

Komposit Serat Serabut Kelapa Dan Resin Fenol Formadehide Sebagai

Material Peredam Akustik. Dalam penelitiannya serabut kelapa diberi

perlakuan alkali (NaOH) 2% selama 4 jam. Kemudian dilakukan

pengujian menggunakan tabung impedansi dua mikrofon (ISO 10534-2

dan ASTM E1050-08). Hasil uji menunjukkan bahwa koefisen absorpsi

pada sampel komposit sudah memenuhi syarat material peredam (nilai α

maksimum di atas 0,15). Dan semua sampel memenuhi syarat pada

frekuensi 752 Hz – 6400 Hz.

Hendriwan Fahmi dkk (2017) meneliti tentang Pengaruh Orientasi Serat

Terhadap Redaman Suara Komposit Berpenguat Serat Pinang. Dalam

penelitiannya fraksi volume antara serat pinang dan resin epoxy adalah

60% : 40%. Orientasi serat yang digunakan dalam penelitian ini adalah 0º-

0º, 0º-45º, 0º-90º dan acak. Pengukuran koefisien absorpsi suara dilakukan

menggunakan Tabung Impedansi. Hasil penelitian menyatakan koefisien

serap bunyi optimum diperoleh pada orientasi serat 0º-90º dengan α = 0,98

pada frekuensi 1500 Hz. Hal ini menjunjukkan bahwa komposit serat

pinang mampu menyerap bunyi dengan baik (ISO 11654:1997).

Kuncoro Diharjo (2006) melakukan penelitian pengaruh perlakuan alkali

terhadap sifat tarik komposit berpenguat serat rami yang berorientasi

kontinyu dengan matriks poliester. Serat rami diberikan perlakukan alkali

(NaOH) 5% dan dilakukan perendaman dengan variasi 0, 2, 4, dan 6 jam.

Komposit juga diberi perlakukan post cure pada suhu 62ºC selam empat


37

jam dan dibentuk sesuai standar ASTM D638 kemudian dilakukan

pengujian tarik. Hasil penelitian menunjukkan kekuatan tarik dan

regangan dengan harga optimum untuk perlalukan alkali dua jam, yaitu

190,27 MPa dan 0,44%. Komposit yang dikenai perlakukan selama enam

jam memiliki kekuatan terendah. Penampang patahan pada komposit

perlakukan 0, 2, dan 4 jam diklasifikasikan sebagai patahan slitting in

multiple area dan perlakukan selama enam jam mengalami patahan

tunggal dan pada komposit tanpa diberi perlakukan mengalami fiber pull

out.


38

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Skema Penelitian

Diagram alir proses jalannya penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.1

berikut:

Gambar 3.1 Skema alur penelitian

Pembelian dan Pengumpulan Bahan

Serat Bambu

Apus

Cetakan Kaca dan

Kotak Peredam Suara

NaOH

(5%)

Resin SHCP

2886 WNC

dan Katalis

TRIPOXE Perlakuan

Alkali (2 jam)

Mulai

1. Uji Redaman Suara

2. Uji Tarik

Hasil Penelitian, Pembahasan,

Kesimpulan, dan Saran.

Pembuatan Benda Uji:

1. Komposit dengan variasi orientasi susunan serat sejajar, anyam, dan acak

dengan fraksi volume serat 25%

2. Pembuatan Spesimen resin tanpa serat

3. Pembuatan spesimen uji redaman suara (dimensi: 25 cm ; 25 cm ; 0,5 cm)

4. Pembentukan spesimen uji tarik sesuai dengan standar ASTM D638 type I

Selesai

Kurang

Baik

Baik


39

B. Persiapan Penelitian

Langkah awal sebelum memulai pengujian adalah perlu

mempersiapkan alat dan bahan yang akan digunakan. Proses persiapan ini

dilakukan dengan membeli alat dan bahan yang diperlukan selama proses

pembuatan benda uji sampai selesai. Langkah selanjutnya adalah

mengukur seberapa banyak bahan yang akan digunakan sebagai benda

uji sesuai standar uji.

1. Alat-Alat yang Digunakan

Alat-alat yang digunakan untuk membuat benda uji komposit

berpenguat serat bambu adalah sebagai berikut:

a. Cetakan Kaca

Cetakan kaca digunakan dalam proses pembuatan komposit untuk

mendapatkan bentuk dan dimensi yang sesuai keinginan. Cetakan yang

digunakan memiliki ukuran panjang 30 cm, lebar 30 cm, dan tinggi 0.5

cm. Cetakan yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.2, cetakan

yang digunakan dilengkapi dengan tutup yang berfungsi untuk

menekan komposit agar memiliki permukaan yang rata dan

mengurangi gelembung udara saat pencetakan komposit.

Gambar 3.2 Cetakan kaca

b. Spatula

Spatula digunakan untuk meratakan permukaan komposit sebelum

ditutup dengan tutup cetakan kaca. Spatula yang digunakan dapat


40

dilihat pada Gambar 3.3, spatula juga digunakan untuk membantu

melepas komposit dari cetakan.

Gambar 3.3 Spatula

c. Kuas

Pada proses pembuatan komposit kuas dipakai untuk membantu

mengolesi cetakan kaca dengan release agent agar komposit mudah

dilepas dari cetakan kaca. Kuas yang digunakan dapat dilihat pada

Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Kuas

d. Jangka Sorong

Jangka sorong digunakan untuk mengukur panjang, lebar serat,

dan ukuran spesimen uji. Jangka sorong yang digunakan dapat dilihat

pada Gambar 3.5.


41

Gambar 3.5 Jangka sorong

e. Gunting

Gunting digunakan untuk memotong serat sesuai dengan ukuran

yang sudah ditentukan. Gunting yang digunakan dapat dilihat pada

Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Gunting

f. Timbangan Digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang serat sesuai

dengan yang sudah ditentukan. Timbangan digital yang digunakan

dapat dilihat pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Timbangan digital

g. Gelas Ukur

Gelas ukur digunakan untuk menakar seberapa banyak resin dan

katalis yang diperlukan untuk membuat komposit, mengukur seberapa


42

banyak air yang diperlukan sebagai bahan pencampur NaOH. Gelas

ukur yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Gelas ukur

h. Sarung Tangan

Sarung tangan digunakan selama proses pembuatan komposit.

Sarung tangan yang digunakan adalah sarung tangan karet yang dapat

dilihat pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Sarung tangan

i. Thinner

Thinner digunakan untuk membersihkan cetakan kaca dari resin

sisa yang masih menempel pada cetakan kaca agar cetakan siap

digunakan kembali. Thinner yang digunakan dapat dilihat pada

Gambar 3.10.

Gambar 3.10 Thinner


43

j. Pipet

Pipet digunakan untuk mengukur banyaknya katalis yang

diperlukan untuk sekali pembuatan komposit. Pipet yang digunakan


Gambar 3.11 Pipet

k. Gerinda Tangan

Gerinda tangan digunakan untuk memotong komposit untuk

dibentuk spesimen sesuai dengan yang telah ditentukan. Gerinda

tangan yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.12.

Gambar 3.12 Gerinda tangan dan mata potong

l. Mesin Uji Tarik

Mesin uji tarik yang digunakan adalah mesin uji tarik yang ada

pada Laboratorium Logam Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.

Mesin uji tarik yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.13.


44

Gambar 3.13 Mesin uji tarik

m. Audio Frequency Generator (AFG)

Audio frequency generator digunakan untuk membangkitkan

gelombang listrik atau sinyal dan mengatur gelombang frekuensi yang

diperlukan dalam pengujian redaman suara. Audio frequency generator


Gambar 3.14 Audio frequency generator

n. Amplifier dan Multimeter

Amplifier digunakan sebagai penguat signal suara yang kemudian

ditransmisikan ke speaker. Multimeter digunakan untuk mengukur

tegangan baterai yang terpasang pada rangkaian amplifier dan untuk

mengukur frekuensi. Amplifier dan multimeter dapat dilihat pada

Gambar 3.15.


45

Gambar 3.15 Amplifier dan multimeter

o. Sound Level Meter

Sound level meter digunakan untuk mengukur tingkat intensitas

suara atau bunyi. Sound level meter biasa digunakan untuk

mengukur tingkat kebisingan. Sound level meter dapat dilihat pada

Gambar 3.16.

Gambar 3.16 Sound level meter

2. Bahan-Bahan yang Digunakan

Bahan yang digunakan untuk membuat benda uji komposit berpenguat

serat bambu adalah sebagai berikut:

a. Serat Bambu Apus

Serat sebagai penguat yang dipakai dalam pembuatan benda uji

komposit adalah serat bambu apus yang dapat dilihat pada Gambar

3.17.


46

Gambar 3.17 Serat bambu apus

b. Resin poliester dan katalis

Resin yang digunakan pada pembuatan komposit ini adalah resin

poliester SHCP yang kemudian akan dicampurkan dengan katalis

TRIPOXE yang berfungsi sebagai bahan yang mempercepat proses

pengeringan atau pengerasan dapat dilihat pada Gambar 3.18.

Gambar 3.18 Resin SHCP dan katalis TRIPOXE

c. Alkali (NaOH)

Alkali (NaOH) yang digunakan berbentuk kristal dan kemuadian

akan dilarutkan dengan air. NaOH kristal dapat dilihat pada Gambar

3.19.


47

Gambar 3.19 NaOH kristal

d. Release Agent

Release agent digunakan untuk mempermudah melepas komposit

yang dibuat pada cetakan kaca. Release agent yang digunakan adalah

Silicone XP yang dapat dilihat pada Gambar 3.20.

Gambar 3.20 Release agent

3. Perhitungan Komposisi Komposit

Komposisi dari komposit yang digunakan adalah 25% serat bambu

apus, 74% resin poliester (SHCP) dan 1% katalis TRIPOXE. Perhitungan

komposisi komposit dihitung berdasarkan perhitungan volume total

cetakan. Di bawah ini adalah perhitungan yang dilakukan:

a. Menghitung massa jenis serat

Perhitungan massa jenis serat dilakukan dengan pendekatan membagi

massa serat dengan volume (balok) serat, dengan asumsi:

Massa jenis serat (g/cm3) =

(3.1)


48

Data hasil perhitungan serat bambu apus dapat dilihat pada Tabel 3.1

dibawah ini.

Tabel 3.1 Hasil perhitungan pendekatan massa jenis serat bambu apus

massa (gram) Lebar (cm) Tebal (cm) Panjang

(cm)

Volume

(cm3)

massa

jenis

(gr/cm3)

0,82 0,6 0,5 3,9 1,17 0,701

0,81 0,5 0,55 4,0 1,10 0,736

0,8 0,55 0,5 4,1 1,13 0,710

0,8 0,55 0,5 4,05 1,11 0,718

Rata-rata 4,013 1,13 0,716

b. Menghitung volume cetakan

Perhitungan volume cetakan dilakukan dengan asumsi:

Volume cetakan = Volume komposit total (3.2)

Vcet = Vkomp

Maka, volume komposit:

Vkomposit = 30 cm 30 cm 0.5 cm = 450 cm3

c. Menghitung volume serat

Perhitungan volume serat dilakukan dengan:

Volume serat (Vserat) = (3.3)

Maka, volume serat:

Vserat = 25% Vkomposit

=

450 cm

3 = 112,5 cm

3

d. Massa serat berdasarkan volume serat

Perhitungan massa serat dilakukan dengan:

Massa serat (mserat) = (3.4)

Maka. Massa serat:

mserat = Vserat serat


49

= 112.5 cm3 0,716

⁄

= 80,55

e. Menghitung volume matriks dan katalis

Perhitungan volume matriks dilakukan dengan:

Volume matriks (Vmatriks) = (3.5)

Vmatriks = 74% Vkomposit

Maka, volume matriks:

Vmatriks =

450 cm

3

= 333 cm3 = 333 ml

Volume katalis (Vkatalis) = (3.6)

Vkatalis = 1% Vkomp

Maka, volume katalis:

Vkatalis =

450 cm

3

= 4,5 cm3 = 4,5 ml

4. Proses Pembuatan Komposit

Proses pembuatan komposit dimulai dengan mempersiapkan cetakan

kaca dan juga mempersiapkan serat yang telah diberi perlakuan alkali.

Setelah proses persiapan awal tersebut dilakukan kemudian langkah

selanjutnya adalah proses pencetakan komposit. Pencetakan komposit

dilakukan dengan menggunakan metode hand lay up. Standar ukur untuk

pengujian tarik yang digunakan dalam penelitian ini adalah ASTM D638

type I. Berikut adalah langkah-langkah yang dilakukan:

a. Serat yang sudah diberikan perlakuan alkali (NaOH) sebanyak 5% dan

direndam selama dua jam kemudian dikeringkan (tidak dibawah sinar

matahari secara langsung).

b. Serat yang sudah kering tersebut dipersiapkan sesuai dengan variasi

orientasi serat yang sudah ditentukan. Perhitungan fraksi volume serat

untuk tiap variasi adalah 25% terhadap volume total komposit

c. Cetakan kaca dibersihkan, lalu diberikan silicone XP agar hasil benda

uji tidak merekat pada cetakan sehingga mudah dilepaskan.


50

d. Resin SHCP dan katalis TRIPOXE dipersiapkan. Resin ditakar

menggunakan gelas ukur kemudian dituang ke dalam gelas plastik,

untuk katalis ditakar ke dalam tabung ukur menggunakan bantuan

pipet. Resin dan katalis kemudian dicampur kedalam gelas plastik

sesuai dengan perhitungan fraksi volume matriks, lalu diaduk secara

perlahan hingga tercampur merata.

e. Serat dengan variasi orientasi flake acak. Pencampuran serat dengan

matriks dilakukan pada wadah yang sama, ketika matriks sudah

tercampur merata serat secara perlahan-lahan ditambahan serat acak

dan diaduk hingga merata kemudian dituang ke dalam cetakan kaca.

f. Serat dengan variasi orientasi sejajar dan anyam yang dibuat memiliki

dua lapisan serat. Sepertiga matriks dituangkan kedalam cetakan

sebagai lapisan dasar kemudian dilakukan pemecahan gelembung

udara pada matriks dengan menggunakan ujung spatula hingga

gelembung tersebut berkurang.

g. Serat dengan variasi orientasi sejajar dan anyam yang sudah

dipersiapkan kemudian diletakan di atas lapisan dasar pada cetakan.

Langkah selanjutnya dilakukan penuangan matriks dan serat kembali

hingga terbentuk dua lapisan serat.

h. Serat lalu ditekan-tekan menggunakan spatula agar campuran matriks

dan serat dapat menyatu dan matriks dapat masuk melalui sela-sela

serat sehingga udara yang terperangkap dapat keluar.

i. Setelah memastikan jumlah void dapat dikurangi semaksimal mungkin

kemudian dilakukan penutupan dengan kaca secara perlahan untuk

mendapatkan permukaan komposit yang rata.

j. Komposit ditunggu hingga benar-benar kering.

k. Komposit yang sudah kering kemudian dilepaskan dari cetakan kaca.

l. Komposit diukur, dipotong dan dibentuk sesuai dengan standar yang

sudah ditentukan (untuk spesimen redaman bunyi memiliki ukuran 25

cm x 25 cm x 0,5 cm dan untuk spesimen uji tarik sesuai dengan

ASTM D638 type I). Komposit disiapkan untuk dilakukan pengujian.


51

5. Poses Pembuatan Alat Uji Peredam Suara

Proses dari pengujian redaman suara terlebih dahulu dilakukan

pembuatan kotak sebagai media ruang yang digunakan untuk melakukan

pengujian. Kotak yang digunakan terbuat dari papan triplex yang dibentuk

menyerupai bangun ruang balok dengan ukuran panjang 80 cm lebar 25

cm dan tinggi 25 cm. Berikut langkah-langkah pembuatan alat uji redaman

suara:

a. Pemotongan kayu yang digunakan sebagai rangka dari kotak uji dan

pemotongan papan triplex sesuai dengan ukuran yang sudah

ditentukan.

b. Pembuatan rangka kotak uji sehingga terbentuk seperti bangun ruang

balok kemudian dilakukan pemasangan papan triplex yang digunakan

sebagai dinding penutup untuk tiap-tiap sisi balok.

c. Pemasangan karpet pada bagian dalam kotak uji

d. Pemasangan komponen-komponen seperti: amplifier yang akan

disambungkan ke speaker untuk pembangkit sumber suara.

e. Penggunaan AFG (Audio Frequency Generator) dan Multimeter untuk

menentukan frekuensi yang dilakukan pada penelitian ini.

f. Penggunaan Sound Level Meter untuk mengukur suara yang

dihasilkan (dalam satuan dB).

g. Pengujian tanpa sekat spesimen komposit pada frekuensi 100 Hz; 250

Hz; 500 Hz; 750 Hz; 1000 Hz; 1250 Hz; 1500 Hz; 2000 Hz; 2500 Hz;

3000 Hz; 3500 Hz; 4000 Hz.

h. Pemasangan spesimen komposit sesuai variasi orientasi susunan serat

pada kotak uji dan dilakukan pengujian pada frekuensi yang sama

seperti tanpa sekat spesimen komposit.

i. Pengujian redaman suara.


52

6. Standar Uji dan Ukuran Benda Uji

Dimensi dan bentuk benda uji yang digunakan untuk uji tarik menurut

standar ASTM D638 type I ditunjukkan pada Gambar 3.21 berikut:

Gambar 3.21 Dimensi dan ukuran spesimen uji menurut ASTM D638-02

type I

Dimensi dan bentuk benda uji yang digunakan untuk uji peredam suara

dalam penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 3.22 adalah sebagai

berikut:

Gambar 3.22 Dimensi dan ukuran spesimen uji peredam suara

C. Cara Penelitian

Komposit yang diuji menggunakan metode pengujian redaman suara dan

pengujian tarik. Pengujian redaman suara bertujuan untuk mengetahui


53

kemampuan komposit dalam penyerapan suara pada frekuensi 100Hz –

4000Hz. Pengujian tarik bertujuan untuk mengetahui sifat dan kekuatan tarik

dari komposit berpenguat serat bambu dengan variasi orientasi serat sejajar,

anyam, dan flake acak.

D. Proses Uji Peredam Suara

Komposit yang sudah dibentuk sesuai dengan spesimen yang sudah

ditentukan diuji menggunakan alat uji peredam suara. Pengujian yang

dilakukan berada di Laboratorium Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma.

Langkah-langkah pengujian dari spesimen komposit adalah sebagai berikut:

1. Pemasangan Komponen-komponen seperti speaker, amplifier, dan sound

level meter pada kotak uji.

2. Pengujian tanpa sekat spesimen komposit dengan mengatur audio

frequency generator dan multimeter sesuai dengan frekuensi yang sudah

ditentukan.

3. Pengambilan data dengan Sound Level Meter.

4. Pemasangan sekat spesimen komposit pada kotak uji, kemudian dilakukan

pengujian sesuai dengan frekuensi yang sudah ditentukan.

5. Pengambilan data dengan Sound Level Meter.

6. Proses pengujian redaman suara dengan sekat spesimen komposit

dilakukan sesuai dengan variasi orientasi susunan serat (sejajar, anyam,

dan acak).

E. Proses Uji Tarik

Komposit yang sudah dibentuk sesuai standar ASTM D638 type I diuji

menggunakan metode pengujian tarik. Pengujian dilakukan menggunakan

mesin uji tarik yang berada di Laboratorium Logam Teknik Mesin Universitas

Sanata Dharma. Langkah-langkah pengujian dari spesimen komposit adalah

sebagai berikut:

1. Spesimen uji yang sudah dibentuk disiapkan dengan memberi tanda

parameter pada daerah perhitungan.


54

2. Kertas milimeter blok diletakakan pada printer mesin uji tarik.

3. Mesin uji tarik kemudian dinyalakan.

4. Spesimen uji dipasang pada grip (penjepit) kemudian posisi grip atas dan

bawah diatur, sehingga spesimen uji berada pada posisi grip dengan tepat.

5. Pemasangan extensometer pada spesimen uji dan nilai elongation mesin

uji tarik diatur menjadi nol.

6. Nilai beban diatur menjadi nol.

7. Kecepatan uji diatur, area start ditekan sebanyak dua kali kemudian

tombol down ditekan.

8. Setelah data dari pengujian tarik didapatkan, proses pengujian tarik

diulang untuk spesimen uji komposit selanjutnya hingga selesai


55

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Pengujian

Dari hasil pengujian densitas, redaman suara, dan pengujian tarik untuk

spesimen komposit berpenguat serat bambu dengan variasi orientasi susunan

serat, dilakukan pengolahan data serta perhitungan. Hasil data dan perhitungan

yang diperoleh selanjutnya akan ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik.

1. Hasil Pengujian Densitas Pada Spesimen Komposit

Pengujian densitas dilakukan pada bahan resin tanpa serat dan komposit

dengan variasi orientasi susunan serat. Pengujian dilakukan dengan terlebih

dahulu menimbang spesimen uji kemudian dimasukkan ke dalam tabung ukur

yang sudah diberi air 70 ml. Kenaikan volume air merupakan volume

spesimen. Setelah didapatkan nilai massa dan volume, maka nilai massa jenis

spesimen uji dapat diketahui.

Dari data hasil pengujian dan perhitungan massa jenis untuk bahan resin

tanpa serat dan variasi orientasi susunan serat kemudian data yang didapat

dirata-rata, hasil rata-rata inilah yang digunakan sebagai massa jenis bahan

resin tanpa serat dan variasi orientasi susunan serat. Berikut contoh

perhitungan mencari massa jenis (spesimen 1 bahan resin tanpa serat):

Diketahui: massa (m) = 3,4 gr

Volume (v) = 2,1 cm3

Maka, massa jenis (ρ) =

⁄

Data hasil pengujian densitas dan perhitungan massa jenis pada spesimen

bahan resin tanpa serat dan komposit berpenguat serat bambu untuk tiap

variasi orientasi susunan serat disajikan dalam Tabel 4.1 berikut:


56

Tabel 4.1 Hasil pengujian densitas dan perhitungan massa jenis

Bah

an R

esi

n T

anp

a Se

rat

No Massa (gr) Volume (cm3) Massa Jenis (gr/cm3)

1 3,4 2,1 1,62

2 7,2 6,2 1,16

3 4,8 3,3 1,45

4 4,9 4,1 1,20

Rata-rata 1,36

Ko

mp

osi

t O

rien

tasi

Se

jaja

r


1 4,4 3,9 1,13

2 8,6 7,3 1,18

3 5,5 4,8 1,15

4 6,8 5,9 1,15

Rata-rata 1,15

Ko

mp

osi

t O

rien

tasi

A

nya

m


1 5,9 4,9 1,20

2 7,2 6,1 1,18

3 9,5 8,1 1,17

4 8,6 7,9 1,09

Rata-rata 1,16

Ko

mp

osi

t O

rien

tasi

A

cak


1 7,2 6,1 1,18

2 5,7 5 1,14

3 8,9 7,5 1,19

4 5,1 4,1 1,24

Rata-rata 1,19

2. Hasil Pengujian Redaman Suara Pada Spesimen Komposit

Dari hasil pengujian redaman suara, pada spesimen komposit diperoleh

grafik koefisien penyerapan bunyi. Data-data frekuensi, suara datang, dan

suara setelah melewati komposit selanjutnya diolah dan dibuat grafik

koefisien penyerapan bunyi.

Pengujian redaman suara yang dilakukan dalam penelitian ini adalah tanpa

spesimen komposit dan spesimen komposit dengan variasi orientasi susunan

serat sejajar, anyam, dan acak dengan fraksi volume serat 25%. Dari hasil


57

pengujian didapatkan data hasil besar suara sebelum melewati sekat komposit

dan besar suara setelah melewati sekat komposit. Dari data tersebut dapat

dilakukan perhitungan untuk menetukan nilai koefisien penyerapan bunyi dari

spesimen komposit dengan variasi orientasi susunan serat. Berikut adalah

langkah-langkah dalam pengujian redaman suara:

a. Benda uji dibentuk sesuai dengan ukuran yang sudah ditentukan.

b. Pengujian diawali dengan pengukuran penyerapan suara yang dihasilkan

dari speaker dari rentang frekuensi 100Hz-4000Hz. Kemudian dilanjutkan

pengujian dengan pemasangan sekat komposit variasi orientasi susunan

serat dan dilakukan pengukuran penyerapan suara dari rentang frekuensi

100Hz-4000Hz.

c. Sesudah mendapatkan data penyerapan suara sebelum dan setelah

pemasangan sekat komposit, maka nilai koefisien penyerapan bunyi dapat

dihitung menggunakan rumus (contoh perhitungan pada frekuensi 100Hz):

Koefisien penyerapan bunyi pada frekuensi 100Hz untuk spesimen

komposit variasi orientasi susunan serat sejajar adalah 0,37.

Data hasil pengujian redaman suara dan perhitungan koefisien penyerapan

bunyi pada spesimen komposit berpenguat serat bambu untuk tiap variasi

orientasi susunan serat dan tanpa sekat komposit disajikan dalam Tabel 4.2-

4.7.


58

Tabel 4.2 Data hasil pengujian redaman suara tanpa dipasang sekat

komposit

No Frekuensi (Hz) Sebelum Dipasang Sekat Rata-rata

(dB) 1 2 3

1 100 63.6 63.5 63.7 63.6

2 250 65.2 65.1 65.3 65.2

3 500 70.2 70.1 69.9 70.1

4 750 70.5 70.3 70.4 70.4

5 1000 73.4 73.5 73.6 73.5

6 1250 74.7 74.9 74.8 74.8

7 1500 70 69.9 69.8 69.9

8 1750 61.2 61.3 61.3 61.3

9 2000 56.1 56.2 56.1 56.1

10 2500 69.4 69.5 69.5 69.5

11 3000 80.8 80.9 81.1 80.9

12 3500 85.7 85.8 85.9 85.8

13 4000 80.7 80.8 80.8 80.8

Tabel 4.3 Data hasil pengujian redaman suara komposit orientasi susunan

serat sejajar

No Frekuensi (Hz) Hasil percobaan Setelah Dipasang Sekat (dB) Rata-rata

(dB) 1 2 3

1 100 39,6 39,8 39,7 39,7

2 250 40,6 40,7 40,9 40,7

3 500 43,6 43,7 44,0 43,8

4 750 46,2 46,4 46,6 46,4

5 1000 48,3 49,1 48,7 48,7

6 1250 48,5 48,6 48,8 48,6

7 1500 42,7 42,8 43,1 42,9

8 1750 37,8 37,9 38,1 37,9

9 2000 38,6 38,8 39,2 38,9

10 2500 37,9 38,4 37,8 38,0

11 3000 52,1 52,3 52,4 52,3

12 3500 58,1 58,2 58,1 58,1

13 4000 48,6 48,9 48,7 48,7


59


serat anyam

No Frekuensi (Hz) Hasil Percobaan Setelah Dipasang Sekat (dB) Rata-rata

(dB) 1 2 3

1 100 42,8 43,7 44,2 43,6

2 250 43,8 43,9 44,3 44,0

3 500 42,4 41,9 42,3 42,2

4 750 44,5 45,1 44,8 44,8

5 1000 47,5 47,9 48,0 47,8

6 1250 45,4 45,6 45,3 45,4

7 1500 40,6 40,7 40,8 40,7

8 1750 37,1 36,7 36,9 36,9

9 2000 38,4 38,6 39,0 38,7

10 2500 36,6 36,8 37,5 37,0

11 3000 38,9 39,1 39,2 39,1

12 3500 55,0 55,1 55,1 55,1

13 4000 46,5 46,6 46,7 46,6


serat acak

No Frekuensi (Hz) Hasil Percobaan Setelah Dipasang Sekat (dB) Rata-rata

(dB) 1 2 3

1 100 41,9 42,1 42,2 42,1

2 250 41,7 41,9 42,4 42,0

3 500 42,7 42,9 43,3 43,0

4 750 44,8 44,9 45,1 44,9

5 1000 48,0 48,1 48,3 48,1

6 1250 46,4 46,7 46,9 46,7

7 1500 42,0 42,4 42,7 42,4

8 1750 38,3 38,7 39,1 38,7

9 2000 39,2 39,5 39,7 39,5

10 2500 36,6 37,5 38,1 37,4

11 3000 49,6 49,7 49,9 49,7

12 3500 55,8 55,9 56,1 55,9

13 4000 48,5 48,7 49,0 48,7


60

Tabel 4.6 Data hasil pengujian redaman suara setelah rata-rata

No Frekuensi

(Hz)

Sebelum Dipasang

Sekat (dB)

Setelah Dipasang Sekat (dB)

Spesimen Komposit

Sejajar

Spesimen Komposit

Anyam

Spesimen Komposit Acak

1 100 63,6 39,70 43,57 42,1

2 250 65,2 40,73 44,00 42,0

3 500 70,1 43,77 42,20 43,0

4 750 70,4 46,40 44,80 44,9

5 1000 73,5 48,70 47,80 48,1

6 1250 74,8 48,63 45,43 46,7

7 1500 69,9 42,87 40,70 42,4

8 1750 61,3 37,93 36,90 38,7

9 2000 56,1 38,87 38,67 39,5

10 2500 69,5 38,03 36,97 37,4

11 3000 80,9 52,27 39,07 49,7

12 3500 85,8 58,13 55,07 55,9

13 4000 80,8 48,73 46,60 48,7

Tabel 4.7 Koefisien penyerapan bunyi spesimen komposit variasi orientasi

serat

Koefisien Penyerapan Bunyi (α)

No Frekuensi

(Hz) Spesimen

Komposit Sejajar Spesimen

Komposit Anyam Spesimen

Komposit Acak

1 100 0,37 0,31 0,34

2 250 0,38 0,33 0,36

3 500 0,38 0,40 0,39

4 750 0,34 0,36 0,36

5 1000 0,34 0,35 0,35

6 1250 0,35 0,39 0,38

7 1500 0,39 0,42 0,39

8 1750 0,38 0,40 0,37

9 2000 0,31 0,31 0,30

10 2500 0,45 0,47 0,46

11 3000 0,35 0,52 0,39

12 3500 0,32 0,36 0,35

13 4000 0,40 0,42 0,40

Grafik nilai intensitas penyerapan bunyi dari setiap spesimen komposit

orientasi susunan serat sejajar, anyam, dan acak diperlihatkan pada Gambar

4.1-4.3.


61

Gambar 4.1 Grafik nilai intensitas penyerapan bunyi spesimen komposit

orientasi susunan serat sejajar


orientasi susunan serat anyam

00102030405060708090

100

Inte

nsi

tas

Bu

ny

i (d

B)

Frekuensi (Hz)

Spesimen Komposit Sejajar Sebelumdipasangsekat

Setelahdipasangsekat

00102030405060708090

100

Inte

nsi

tas

Bu

ny

i (d

B)

Frekuensi (Hz)

Spesimen Komposit Anyam

Sebelumdipasangsekat



62


variasi orientasi susunan serat acak.

Grafik nilai koefisien penyerapan bunyi dari setiap spesimen komposit

orientasi susunan serat sejajar, anyam, dan acak diperlihatkan pada Gambar

4.4.

Gambar 4.4 Grafik nilai koefisien penyerapan bunyi spesimen komposit

variasi orientasi susunan serat

3. Hasil Pengujian Tarik Pada Spesimen Komposit

Dari hasil pengujian tarik, pada spesimen komposit diperoleh grafik

hubungan antara beban dan pertambahan panjang. Data-data beban dan

00102030405060708090

100

Inte

nsi

tas

Bu

ny

i (d

B)

Frekuensi (Hz)

Spesimen Komposit Acak

Sebelumdipasangsekat


0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

Ko

efi

sie

n p

en

yera

pan

bu

nyi

(α

)

FREKUENSI

SEJAJAR

ANYAM

ACAK


63

pertambahan panjang selanjutnya diolah dan dibuat grafik tegangan, regangan,

dan modulus elastisitas.

Pengujian tarik yang dilakukan dalam penelitian ini adalah spesimen

komposit dengan variasi orientasi susunan serat sejajar, anyam, dan acak

dengan fraksi volume serat 25% dan spesimen tanpa bahan penguat. Dari hasil

pengujian, didapatkan printout grafik hubungan beban dan pertambahan

panjang. Dari data tersebut dapat dilakukan perhitungan untuk menentukan

nilai tegangan, regangan, dan modulus elastisitas dari spesimen tanpa bahan

penguat dan spesimen komposit dengan variasi orientasi serat.

Data hasil pengujian tarik diurutkan dari spesimen komposit dengan

variasi orientasi susunan serat sejajar, anyam, dan acak. Dilanjutkan dengan

spesimen tanpa bahan penguat. Berikut adalah langkah-langkah dalam

pengujian tarik komposit:

a. Benda uji komposit dibentuk sesuai dengan standar ASTM D638-02 type

I.

b. Benda uji dipasang pada alat uji tarik.

c. Sesudah mendapat nilai beban dan pertambahan panjang, maka nilai

kekuatan tarik dari setiap spesimen dapat dihitung dengan menggunakan

rumus:

A = Luas penampang spesimen

= Lebar spesimen x Tebal spesimen

= 12,98 mm x 6,64 mm

= 86,19 mm2

Kekuatan tarik ( ) =

= 4,96 kg/mm2

x 9.81 ⁄

= 48,70 MPa

Dari pertambahan panjang yang sudah diperoleh, regangan dapat dicari

sebagai berikut:


64

Regangan ( ) =

Modulus Elastisitas ( ) =(

=

= 5,05 GPa

Data hasil pengujian tarik dan perhitungan kekuatan tarik, regangan, dan

modulus elastisitas pada spesimen komposit berpenguat serat bambu untuk

tiap variasi orientasi susunan serat dan spesimen tanpa bahan penguat

disajikan dalam Tabel 4.8-4.19.

Tabel 4.8 Dimensi komposit orientasi susunan serat sejajar

Ko

mp

osi

t Se

rat

Bam

bu

Ap

us

Dimensi Komposit

No Spesimen Lebar (mm) Tebal (mm) Luas Penampang (mm2)

1 SPC_01 12,98 5,84 75,80

2 SPC_02 12,92 5,18 66,93

3 SPC_03 12,90 5,32 68,63

4 SPC_04 12,90 5,10 65,79

5 SPC_05 12,90 5,64 72,76

6 SPC_06 12,84 5,96 76,53

7 SPC_07 13,00 5,50 71,50

Rata-rata 12,92 5,51 71,13

Tabel 4.9 Kekuatan tarik dan regangan komposit orientasi susunan serat sejajar

Kekuatan Tarik Dan Regangan Komposit

Spesimen Beban (kg) Luas

Penampang (mm2)

L0 (mm)

L (mm)

∆L

(mm)

Kekuatan Tarik (MPa)

Regangan

SPC_01 427,9 75,80 57,00 57,55 0,55 55,38 0,0096

SPC_02 374,5 66,93 57,00 57,60 0,60 54,89 0,0105

SPC_03 359,2 68,63 57,00 57,80 0,80 51,35 0,0140

SPC_04 284,1 65,79 57,00 57,75 0,75 42,36 0,0132

SPC_05 367,4 72,76 57,00 57,75 0,75 49,54 0,0132

SPC_06 327,8 76,53 57,00 57,45 0,45 42,02 0,0079

SPC_07 410,2 71,50 57,00 57,65 0,65 56,28 0,0114

Rata-rata 50,26 0,0114


65

Tabel 4.10 Modulus elastisitas komposit orientasi susunan serat sejajar

Modulus Elastisitas Komposit

Spesimen Kekuatan Tarik (MPa) Regangan Modulus Elastisitas

(GPa)

SPC_01 55,38 0,0096 5,74

SPC_02 54,89 0,0105 5,21

SPC_03 51,35 0,0140 3,66

SPC_04 42,36 0,0132 3,22

SPC_05 49,54 0,0132 3,76

SPC_06 42,02 0,0079 5,32

SPC_07 56,28 0,0114 4,94

Rata-rata 50,26 0,0114 4,55

Tabel 4.11 Dimensi komposit orientasi susunan serat anyam

Ko

mp

osi

t Se

rat

Bam

bu

Ap

us

Dimensi Komposit


1 SPC_01 12,10 5,60 67,76

2 SPC_02 12,60 5,40 68,04

3 SPC_03 12,10 5,90 71,39

4 SPC_04 12,50 5,50 68,75

5 SPC_05 12,26 5,66 69,39

6 SPC_06 12,30 5,50 67,65

7 SPC_07 12,46 5,90 73,51

Rata-rata 12,33 5,64 69,50

Tabel 4.12 Kekuatan tarik dan regangan komposit orientasi susunan serat anyam



Penampang (mm2)

L0 (mm)

L (mm)

∆L

(mm)

Kekuatan Tarik (MPa)

Regangan

SPC_01 251,2 67,76 57,00 57,90 0,90 36,37 0,0158

SPC_02 225,3 68,04 57,00 57,70 0,70 32,48 0,0123

SPC_03 235,8 71,39 57,00 58,10 1,10 32,40 0,0193

SPC_04 224,8 68,75 57,00 57,80 0,80 32,08 0,0140

SPC_05 269,2 69,39 57,00 57,75 0,75 38,06 0,0132

SPC_06 215,9 67,65 57,00 57,50 0,50 31,31 0,0088

SPC_07 210,3 73,51 57,00 57,85 0,85 28,06 0,0149

Rata-rata 32,97 0,0140


66

Tabel 4.13 Modulus elastisitas komposit orientasi susunan serat anyam


Spesimen Kekuatan Tarik

(MPa) Regangan

Modulus Elastisitas (GPa)

SPC_01 36,37 0,0158 2,30

SPC_02 32,48 0,0123 2,65

SPC_03 32,40 0,0193 1,68

SPC_04 32,08 0,0140 2,29

SPC_05 38,06 0,0132 2,89

SPC_06 31,31 0,0088 3,57

SPC_07 28,06 0,0149 1,88

Rata-rata 2,47

Tabel 4.14 Dimensi komposit orientasi susunan serat acak

Ko

mp

osi

t Se

rat

Bam

bu

Ap

us

Dimensi Komposit


1 SPC_01 12,98 5,38 69,83

2 SPC_02 13,00 5,50 71,50

3 SPC_03 12,90 4,80 61,92

4 SPC_04 12,90 5,90 76,11

5 SPC_05 12,92 5,24 67,70

6 SPC_06 13,10 5,80 75,98

7 SPC_07 13,00 5,60 72,80

Rata-rata 12,97 5,46 70,83

Tabel 4.15 Kekuatan tarik dan regangan komposit orientasi susunan serat acak



Penampang (mm2)

L0 (mm)

L (mm)

∆L

(mm)

Kekuatan Tarik

(MPa) Regangan

SPC_01 57,7 69,83 57,00 57,15 0,15 8,11 0,0026

SPC_02 64,5 71,50 57,00 57,30 0,30 8,85 0,0053

SPC_03 55,6 61,92 57,00 57,15 0,15 8,81 0,0026

SPC_04 62,2 76,11 57,00 57,15 0,15 8,02 0,0026

SPC_05 69,2 67,70 57,00 57,25 0,25 10,03 0,0044

SPC_06 51,2 75,98 57,00 57,30 0,30 6,61 0,0053

SPC_07 82,4 72,80 57,00 57,25 0,25 11,10 0,0044

Rata-rata 8,79 0,0039


67

Tabel 4.16 Modulus elastisitas komposit orientasi susunan serat acak



(MPa) Regangan Modulus Elastisitas (GPa)

SPC_01 8,11 0,0026 3,08

SPC_02 8,85 0,0053 1,68

SPC_03 8,81 0,0026 3,35

SPC_04 8,02 0,0026 3,05

SPC_05 10,03 0,0044 2,29

SPC_06 6,61 0,0053 1,26

SPC_07 11,10 0,0044 2,53

Rata-rata 2,46

Tabel 4.17 Dimensi bahan resin tanpa penguat

Bah

an R

esi

n T

anp

a Se

rat

Dimensi Bahan Resin Tanpa Serat


1 SPC_01 16,80 3,10 52,08

2 SPC_02 16,30 2,30 37,49

3 SPC_03 15,70 3,05 47,89

4 SPC_04 16,80 2,60 43,68

5 SPC_05 16,10 2,70 43,47

Rata-rata 16,34 2,75 44,92

Tabel 4.18 Kekuatan tarik dan regangan bahan resin tanpa serat

Kekuatan Tarik Dan Regangan Resin


Penampang (mm2)

L0 (mm)

L (mm)

∆L

(mm)

Kekuatan Tarik

(MPa) Regangan

SPC_01 235,2 52,08 57,00 59,10 2,10 44,30 0,0368

SPC_02 189,2 37,49 57,00 58,20 1,20 49,51 0,0211

SPC_03 162,8 47,89 57,00 57,70 0,70 33,35 0,0123

SPC_04 236,6 43,68 57,00 58,40 1,40 53,14 0,0246

SPC_05 196,5 43,47 57,00 58,55 1,55 44,34 0,0272

Rata-rata 44,93 0,0244


68

Tabel 4.19 Modulus elastisitas bahan resin tanpa serat

Modulus Elastisitas


(MPa) Regangan Modulus Elastisitas (GPa)

SPC_01 44,30 0,0368 1,20

SPC_02 49,51 0,0211 2,35

SPC_03 33,35 0,0123 2,72

SPC_04 53,14 0,0246 2,16

SPC_05 44,34 0,0272 1,63

Rata-rata 2,01

Grafik nilai kekuatan tarik, regangan, dan modulus elastisitas dari setiap spesimen

komposit orientasi susunan serat sejajar diperlihatkan pada Gambar 4.5 – 4.7.

Gambar 4.5 Grafik nilai kekuatan tarik komposit orientasi susunan serat

sejajar

0

10

20

30

40

50

60

SPC_01 SPC_02 SPC_03 SPC_04 SPC_05 SPC_06 SPC_07 Raa-rata

Ke

kuat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen


69

Gambar 4.6 Grafik nilai regangan komposit orientasi susunan serat sejajar

Gambar 4.7 Grafik nilai modulus elastisitas komposit orientasi susunan

serat sejajar

Grafik nilai kekuatan tarik, regangan, dan modulus elastisitas dari setiap

spesimen komposit orientasi susunan serat anyam diperlihatkan pada Gambar

4.8 -4.10.

0,000

0,002

0,004

0,006

0,008

0,010

0,012

0,014

0,016


Re

gan

gan

Spesimen

0

1

2

3

4

5

6

7


Mo

du

lus

Elas

tisi

tas

(GP

a)

Spesimen


70


anyam

Gambar 4.9 Grafik nilai regangan komposit orientasi susunan serat anyam

0

5

10

15

20

25

30

35

40


Ke

kuat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025


REg

anga

n

Spesimen


71


serat anyam


spesimen komposit orientasi susunan serat acak diperlihatkan pada Gambar

4.11 – 4.13.


acak

0

1

1

2

2

3

3

4

4


Mo

du

lus

Elas

tisi

tas

(GP

a)

Spesimen

0

2

4

6

8

10

12


Ke

kuat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen


72

Gambar 4.12 Grafik nilai regangan komposit orientasi susunan serat acak


serat acak


spesimen resin tanpa bahan penguat diperlihatkan pada Gambar 4.14 – 4.16.

0,000

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

0,006


Re

gan

gan

Spesimen

0

1

1

2

2

3

3

4

4


Mo

du

lus

Elas

tisi

tas

(GP

a)

Spesimen


73

Gambar 4.14 Grafik nilai kekuatan tarik resin tanpa bahan serat

Gambar4.15 Grafik nilai regangan resin tanpa bahan serat

0

10

20

30

40

50

60

SPC_01 SPC_02 SPC_03 SPC_04 SPC_05 Rata-rata

Ke

kuat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

0,030

0,035

0,040


Re

gan

gan

Spesimen


74

Gambar 4.16 Grafik nilai modulus elastisitas resin tanpa bahan serat

Grafik kekuatan tarik rata-rata, regangan rata-rata, dan modulus elastisitas

rata-rata dari setiap variasi orientasi susunan serat komposit berpenguat serat

bambu apus dan bahan resin tanpa penguat diperlihatkan pada Gambar 4.17 –

4.19.

Gambar 4.17 Grafik nilai kekuatan tarik rata-rata variasi orientasi serat

komposit dan bahan resin tanpa serat

0

1

1

2

2

3

3


Mo

du

lus

Elas

tisi

tas

(GP

a)

Spesimen

0

10

20

30

40

50

60

Tanpa Serat Orientasi Sejajar Orientasi Anyam Orientasi Acak

Ke

kuat

an T

arik

Rat

a-r

ata

(MP

a)

Variasi Komposit


75

Gambar 4.18 Grafik nilai regangan rata-rata variasi orientasi susunan serat

komposit dan bahan resin tanpa serat

Gambar 4.19 Grafik nilai modulus elastisitas rata-rata variasi orientasi

susunan serat komposit dan bahan resin tanpa serat

B. Pembahasan

Dalam penelitian ini dilakukan dua pembahasan tentang uji peredam suara

dan uji tarik pada komposit variasi orientasi susunan serat.

0,00

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05


Re

gan

gan

Rat

a-r

ata

Variasi Komposit

0

1

2

3

4

5


Mo

du

lus

Elas

tisi

tas

Rat

a-r

ata

(GP

a)

Variasi Komposit


76

1. Pembahasan Uji Densitas Pada Spesimen Komposit

Pada Tabel 4.1 ditampilkan data hasil pengujian densitas dan massa jenis

bahan resin tanpa serat dan komposit dengan variasi orientasi susunan serat.

Dalam mendapatkan data yang valid dilakukan empat pengambilan data untuk

tiap bahan resin tanpa serat dan komposit variasi orientasi susunan serat. Dari

Tabel 4.1 didapatkan data massa dan volume untuk tiap bahan resin dan

variasi orientasi susunan serat kemudian data yang didapat diolah untuk

mendapatkan massa jenis rata-rata tiap variasi.

Dari Tabel 4.1 didapatkan nilai massa jenis rata-rata bahan resin tanpa

serat yaitu 1,36

⁄ . Komposit variasi orientasi susunan serat sejajar

memiliki nilai massa jenis rata-rata sebesar 1,15

⁄ , untuk komposit

variasi orientasi susunan serat anyam memiliki nilai massa jenis rata-rata

sebesar 1,16

⁄ dan komposit variasi orientasi susunan serat acak

memiliki nilai massa jenis rata-rata sebesar 1,19

⁄ .

Berdasarkan hasil data pengujian dan pengoahan data yang dilakukan,

ditemukan bahwa massa jenis komposit variasi orientasi susunan serat sejajar

lebih ringan dibandingkan massa jenis komposit variasi orientasi susunan serat

anyam dan acak. Dari ketiga komposit variasi orientasi susunan serat memiliki

massa jenis yang lebih ringan dibandingkan massa jenis bahan resin tanpa

serat.

2. Pembahasan Uji Peredam Suara Pada Spesimen Komposit

Pada Tabel 4.2-4.6 ditampilkan data hasil pengujian redaman suara

sebelum pemasangan sekat komposit dan setelah pemasangan sekat komposit

variasi orientasi susunan serat pada rentang frekuensi yang sudah ditentukan

dalam penelitian ini. Pada tabel tersebut didapatkan hasil penyerapan suara

yang cukup baik, dimana suara setelah melewati sekat komposit mengalami

penurunan yang signifikan.

Penentuan nilai koefisien penyerapan bunyi berdasarkan persamaan 2.7.

Dari Tabel 4.7 diperlihatkan data hasil perhitungan koefisien penyerapan


77

bunyi pada komposit variasi orientasi susunan serat sejajar, anyam, dan acak

yang bervariasi dan nilai yang didapat dari hasil perhitungan menunjukkan

bahwa seluruh data memiliki nilai koefisien penyerapan bunyi yang lebih dari

0,3 (α > 0,3). Hal ini sesuai dengan standar ISO 11654. Dari tabel tersebut

didapatkan nilai koefisien penyerapan bunyi tertinggi pada frekuensi 3000Hz

untuk spesimen komposit variasi orientasi susunan serat anyam yaitu 0,52

Data hasil perhitungan selanjutnya dibuat dalam bentuk grafik koefisien

penyerapan bunyi.

Dari Gambar 4.4 diperlihatkan grafik koefisien penyerapan bunyi pada

komposit variasi orientasi susunan serat sejajar, anyam dan acak. Pada

komposit variasi orientasi susunan serat sejajar dan acak memiliki nilai

koefisien penyerapan bunyi yang hampir seragam. Baik dari frekuensi rendah

100Hz-1500Hz maupun frekuensi tinggi 1500Hz-4000Hz, dimana nilai

koefisien penyerapan bunyi berkisar 0,30 hingga 0,46. Pada komposit variasi

orientasi susunan serat anyam memiliki nilai koefisien penyerapan bunyi lebih

kecil pada frekuensi 100Hz dan 250Hz dibandingkan komposit variasi

orientasi susunan serat sejajar dan acak yaitu 0,31 (Frekuensi 100Hz) dan 0,33

(Frekuensi 250Hz), namun seiring pertambahan frekuensi yang diberikan nilai

koefisien penyerapan bunyi komposit variasi orientasi susunan serat anyam

lebih baik dibandingkan komposit variasi orientasi susunan serat sejajar dan

acak.

Berdasarkan hasil data pengujian dan pengoahan data yang dilakukan,

ditemukan bahwa variasi orientasi susunan serat khususnya serat bambu apus

memiliki pengaruh yang cukup signifikan dalam penyerapan suara. Hal

tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.7, dimana nilai koefisien penyerapan bunyi

untuk variasi orientasi susunan serat anyam lebih tinggi dibandingkan variasi

orientasi susunan serat sejajar dan acak untuk beberapa nilai frekuensi yaitu:

500Hz; 1250Hz; 1500Hz; 1750Hz; 2500Hz; 3000Hz; 3500Hz; 4000Hz.


78

3. Pembahasan Uji Tarik Pada Spesimen Komposit

Persamaan yang digunakan dalam pengujian tarik ini guna mendapatkan

nilai kekuatan tarik, regangan, dan modulus elastisitas adalah persamaan 2.4,

2.5, 2.6.

Dari Tabel 4.9-4.10 didapatkan nilai kekuatan tarik, regangan dan modulus

elastisitas komposit orientasi susunan serat sejajar yang selanjutnya disajikan

dalam Gambar 4.5-4.7. Berdasarkan data yang didapat nilai kekuatan tarik

rata-rata adalah 50,26 MPa, data terbesar terdapat pada spesimen SPC_07

dengan nilai sebesar 56,28 MPa dan data terkecil terdapat pada spesimen

SPC_06 dengan nilai sebesar 42,02 MPa. Nilai regangan rata-rata berdasarkan

Tabel 4.9 adalah 0,0114. Data terbesar terdapat pada spesimen SPC_03

dengan nilai sebesar 0,0140 dan data terkecil terdapat pada spesimen SPC_06

dengan nilai sebesar 0,0079. Dari Tabel 4.10 didapatkan nilai modulus

elastisitas rata-rata adalah 4,55 GPa, data terbesar terdapat pada spesimen

SPC_01 dengan nilai sebesar 5,74 GPa dan data terkecil terdapat pada

spesimen SPC_04 dengan nilai sebesar 3,22 GPa.

Pada Tabel 4.12-4.13 didapatkan nilai kekuatan tarik, regangan, dan

modulus elastisitas komposit orientasi susunan serat anyam yang selanjutnya

disajikan dalam Gambar 4.8-4.10. Berdasarkan data yang didapat nilai

kekuatan tarik rata-rata adalah 32,97 MPa. Data terbesar terdapat pada

spesimen SPC_05 dengan nilai sebesar 38,06 MPa dan data terkecil terdapat

pada spesimen SPC_07 dengan nilai sebesar 28,0 MPa. Nilai regangan rata-

rata berdasarkan Tabel 4.12 adalah 0,0140. Data terbesar terdapat pada

spesimen SPC_03 dengan nilai sebesar 0,0193 dan data terkecil terdapat pada

spesimen SPC_06 dengan nilai sebesar 0,0088. Dari Tabel 4.13 di dapatkan

nilai modulus elastisitas rata-rata adalah 2.35 GPa, data terbesar terdapat pada

spesimen SPC_06 dengan nilai sebesar 3,57 GPa dan data terkecil terdapat

pada spesimen SPC_03 dengan nilai sebesar 1,68 GPa.

Dari Tabel 4.15-4.16 didapatkan nilai kekuatan tarik, regangan, dan

modulus elastisitas komposit orientasi susunan serat acak yang selanjutnya



79

kekuatan tarik rata-rata adalah 8,79 MPa, data terbesar terdapat pada spesimen

SPC_07 dengan nilai sebesar 11,10 MPa dan data terkecil terdapat pada

spesimen SPC_06 dengan nilai sebesar 6,61 MPa. Nilai regangan rata-rata

berdasarkan Tabel 4.15 adalah 0,0039. Data terbesar terdapat pada spesimen

SPC_02 dan SPC_06 dengan nilai sebesar 0,0053 dan data terkecil terdapat

pada spesimen SPC_01, SPC_03, dan SPC_04 dengan nilai sebesar 0,0026.

Dari Tabel 4.16 didapatkan nilai modulus elastisitas rata-rata adalah 2,46 GPa,

data terbesar terdapat pada spesimen SPC_03 dengan nilai sebesar 3,35 GPa

dan data terkecil terdapat pada spesimen SPC_06 dengan nilai sebesar 1,26

GPa.

Dari Tabel 4.18-4.19 didapatkan nilai kekuatan tarik, regangan, dan

modulus elastisitas bahan resin tanpa bahan penguat yang selanjutnya


kekuatan tarik rata-rata adalah 44,93 MPa, data terbesar terdapat pada

spesimen SPC_04 dengan nilai sebesar 53,14 MPa dan data terkecil terdapat

pada spesimen SPC_03 dengan nilai sebesar 33,35 MPa. Nilai regangan rata-

rata berdasarkan Tabel 4.18 adalah 0,0244. Data terbesar terdapat pada

spesimen SPC_01 dengan nilai sebesar 0,0368 dan data terkecil terdapat pada

spesimen SPC_03 dengan nilai sebesar 0,0123. Dari Tabel 4.19 didapatkan

nilai modulus elastisitas rata-rata adalah 2,09 GPa, data terbesar terdapat pada

spesimen SPC_03 dengan nilai sebesar 3,90 GPa dan data terkecil terdapat

pada spesimen SPC_01 dengan nilai sebesar 1,41 GPa.

Dari Gambar 4.17 untuk kekuatan tarik rata-rata menunjukkan nilai

terbesar terdapat pada komposit variasi orientasi susunan serat sejajar yaitu

50,26 MPa dan terkecil terdapat pada komposit variasi orientasi susunan serat

acak yaitu 8,79 MPa. Pada grafik ini menunjukkan dengan variasi orientasi

serat dapat meningkatkan kekuatan tarik komposit.

Dari Gambar 4.18 untuk regangan rata-rata terbesar terdapat pada bahan

resin tanpa penguat yaitu 0,0244. Regangan rata-rata terbesar pada variasi

orientasi susunan serat terdapat pada komposit variasi orientasi susunan serat


80

anyam yaitu 0,0140 dan regangan rata-rata terkecil pada komposit variasi

orientasi susunan serat acak yaitu 0,0039.

Dari Gambar 4.19 nilai modulus elastisitas rata-rata terbesar pada

komposit variasi orientasi susunan serat sejajar yaitu 4,55 GPa dan modulus

elastisitas rata-rata terkecil pada bahan resin tanpa serat yaitu 2,09 GPa.

Berdasarkan hasil data pengujian dan perhitungan yang dilakukan

ditemukan bahwa orientasi susunan serat alam khususnya serat bambu apus

pada bahan pengikat resin memiliki pengaruh yang signifikan dalam

memperkuat atau meningkatkan kekuatan tarik bahan pengikat resin tersebut.

Tetapi tidak semua variasi orientasi susunan serat dapat meningkatkan

kekuatan tarik, pada penelitian ini variasi orientasi susunan serat anyam dan

acak nilai yang didapat malah cenderung menurun, yang dapat disebabkan

oleh ukuran serat yang kurang seragam, terdapat void seperti yang terlihat

pada Gambar 4.20, dan penggabungan bahan pengikat dan penguat yang

kurang maksimal.

Berdasarkan pada nilai regangan dan modulus elastisitas membuktikan

bahwa komposit memiliki pengaruh yang cukup signifikan pada besarnya

tegangan atau pembebanan untuk dapat menyebabkan deformasi atau

perubahan dimensi dan bentuk pada suatu material dibandingkan dengan

bahan resin tanpa bahan penguat serat. Dari nilai modulus elastisitas rata-rata

komposit memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan bahan resin, hal ini

mengakibatkan komposit bersifat lebih getas karena regangan yang dihasilkan

komposit cukup kecil dibandingkan bahan resin tanpa serat.

Gambar 4.20 Ukuran serat yang kurang seragam dan void pada komposit.


81

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Dari semua hasil pengujian, perhitungan, pengamatan, dan analisa data,

maka dapat ditarik beberapa kesimpulan yang berupa . Beberapa kesimpulan

yang dapat diambil antara lain:

1. Pada variasi orientasi susunan serat berpenguat serat bambu apus

didapatkan hasil nilai koefisien penyerapan bunyi α > 0,3 untuk seluruh

variasi orientasi susunan serat pada rentang frekuensi 100Hz – 4000Hz.

Koefisien penyerapan bunyi terbesar pada frekuensi 3000Hz yaitu sebesar

0,52 pada komposit variasi orientasi susunan serat anyam.

2. Dari tiga variasi orientasi susunan serat berpenguat serat bambu apus

didapatkan hasil nilai kekuatan tarik terbaik yaitu pada orientasi susunan

serat sejajar dengan nilai kekuatan tarik rata-rata pada orientasi susunan

serat sejajar yaitu sebesar 50,26 MPa. Nilai kekuatan tarik tertinggi

orientasi serat sejajar adalah 56,28 MPa, terkecil adalah 42,02 MPa. Nilai

kekuatan tarik rata-rata pada orientasi susunan serat anyam yaitu sebesar

32,97 MPa. Nilai kekuatan tarik tertinggi orientasi serat anyam adalah

38,06 MPa, terkecil adalah 28,06 MPa. Nilai kekuatan tarik rata-rata pada

orientasi susunan serat acak yaitu sebesar 8,79 MPa. Nilai kekuatan tarik

tertinggi orientasi serat acak adalah 11,10 MPa, terkecil adalah 6,61 MPa.

3. Pada variasi orientasi susunan serat berpenguat serat bambu apus

didapatkan nilai regangan rata-rata pada komposit variasi orientasi

susunan serat sejajar yaitu sebesar 0,0114. Nilai regangan tertinggi

orientasi serat sejajar adalah 0,0140 dan terkecil adalah 0,0079. Nilai

regangan rata-rata pada komposit variasi orientasi susunan serat anyam

yaitu sebesar 0,0140. Nilai regangan tertinggi orientasi serat anyam adalah

0,0193 dan terkecil adalah 0,0088. Nilai regangan rata-rata pada komposit


82

variasi orientasi susunan serat acak yaitu sebesar 0,0039. Nilai regangan

tertinggi orientasi serat acak adalah 0,0053 dan terkecil adalah 0,0026.

Dari tiga variasi orientasi susunan serat nilai regangan terbaik dihasilkan

dari orientasi susunan serat anyam.

4. Dari tiga variasi orientasi susunan serat berpenguat serat bambu apus

didapatkan nilai modulus elastisitas tertinggi yaitu pada orientasi susunan

serat sejajar dengan nilai modulus elastisitas rata-rata pada variasi

orientasi susunan serat sejajar yaitu sebesar 4,55 GPa. Nilai modulus

elastisitas tertinggi orientasi serat sejajar adalah 5,47 GPa dan terkecil

adalah 3,22 GPa. Nilai modulus elastisitas rata-rata pada komposit variasi

orientasi susunan serat anyam yaitu sebesar 2,35 GPa. Nilai modulus

elastisitas tertinggi orientasi serat anyam adalah 3,57 GPa dan terkecil

adalah 1,68 GPa. Nilai modulus elastisitas rata-rata pada komposit

orientasi susunan serat acak yaitu sebesar 2,46 GPa. Nilai modulus

elastisitas tertinggi orientasi serat acak adalah 3,35 GPa dan terkecil

adalah 1,68 GPa.

5. Nilai kekuatan tarik rata-rata dan nilai modulus elastisitas cenderung naik

dibandingkan dengan bahan resin tanpa penguat serat. Khususnya pada

komposit variasi orientasi susunan serat sejajar, dengan nilai kekuatan

tarik rata-rata yaitu 50,26 MPa dan nilai modulus elastisitas rata-rata yaitu

4,55 GPa. Nilai regangan rata-rata, nilai terbesar terdapat pada bahan resin

tanpa penguat serat yaitu sebesar 0,0244. Dari ketiga komposit variasi

orientasi susunan serat memiliki massa jenis yang lebih ringan

dibandingkan massa jenis bahan resin tanpa serat.

B. Saran

Pada penelitian yang telah dilakukan, masih terdapat beberapa kekurangan

dan kesalahan yang terjadi. Maka dari itu peneliti akan memberikan beberapa

saran yang kiranya dpat digunakan untuk menyempurnakan penelitian

selanjutnya. Saran yang dapat diberikan adalah sebagai berikut:


83

1. Pada saat pembuatan komposit, proses penggabungan antara serat dan

matriks harus benar-benar teliti dan dilakukan penekanan pada serat agar

mengurangi rongga udara (void) sehingga ikatan antara serat dan matriks

menjadi solid.

2. Untuk pengujian peredam suara, kotak uji bisa sedikit dimodifikasi dengan

penggantian tutup dari bahan akrilik atau kaca untuk mempermudah dalam

pengambilan data.

3. Untuk serat bambu apus bisa dibuat dengan ukuran yang lebih kecil dan

dibuat lebih seragam.

4. Untuk penelitian lebih lanjut pada penggunaan serat bambu apus dapat

dilakukan dengan variasi jumlah lapisan serat.


84

DAFTAR PUSTAKA

Askeland, D.R, 1985. “The Science and Engineering of Material”. Boston: PWS

Engineering.

ASTM, D638. 2002. “America Society for Testing Material”. Philadelphia: PA.

Callister, William D., (2007).“Materials Science and Engineering: an Introduction

7th

edition”. New York. Rosewood Drive: John Wiley & Sons,Inc.

Diharjo, Kuncoro. 2006. “Pengaruh Perlakukan Alkali terhadap Sifat Tarik Bahan

Komposit Serat Rami-Polyester”. Jurnal Teknik Mesin.

Dransield, S., & Widjaya E.A,. 1995. “ Bamboo Plant Resources of South East

Asia 7th

edition”. Beckhays, Leiden.

Fahmi, Hendriwan, dkk. 2017. “Pengaruh Orientasi Serat Terhadap Redaman

Suara Komposit Berpenguat Serat Pinang”. Jurnal Simetris.

Gabriel, J.F., 2001.“Fisika Lingkungan”.Jakarta:Hipokrates

Hyer, M.W., 1998. “Stress Analysis Of Fiber-reinforced Composite Materials”.

Illinois: WBC/McGraw-Hill.

Jones, R.M. , 1975. “Mechanic of Composite Material 2nd

edition”. New York:

Hemisphere PublishingCo.

Kartikaratri, Yohana Maya. 2006. “Pembuatan Komposit Serat Serabut Kelapa

Dan Resin Fenol Formadehide Sebagai Material Peredam Suara”. Jurnal

Berkala Fisika.

Mallick, P.K., 2007. “Fiber-reinforced Composites: Materials,

Manufacturing, and Design 3rd

edition”. Michigan: CRC Press.

Manuputty, Monalisa, & Th Berhitu, Pieter. 2010. “Pemanfaatan Material Bambu

Sebagai Alternatif Bahan Komposit Pembuatan Kulit Kapal Pengganti

Material Kayu Untuk Armada Kapal Rakyat Yang Beroperasi Di Daerah

Maluku”.

Nijssen, R.P.L., 2015. “Composite Materials: an Introduction”. Nederland:

Vereniging Kunststof Composieten.

Pamudji, Suptandar., 1982. “Interior Design”. Jakarta: Usakti.

Surdia, Tata., 1999. “Pengetahuan Bahan Teknik cetakan keempat”. Jakarta:

Pradnya Paramita.


85

LAMPIRAN

Lampiran 1.

a. Komposit Orientasi Susunan Serat Sejajar

b. Komposit Orientasi Susunan Serat Anyam


86

c. Komposit Orientasi Susunan Serat Acak

Lampiran 2. Spesimen Uji Tarik Bahan Resin Poliester (SHCP)

a. Setelah uji tarik

Lampiran 3. Spesimen Uji Tarik Komposit Orientasi Susunan Serat

Sejajar

b. Sebelum uji tarik b. Setelah uji tarik


87


Anyam

a. Sebelum uji tarik b. Sesudah uji tarik


Acak

a. Sebelum uji tarik b. Setelah uji tarik


88

Lampiran 6. Hasil Grafik Mesin Uji Tarik Bahan Resin Poliester

(SHCP)

Pada pengujian spesimen bahan resin tanpa serat pengali skala grafik yang

digunakan adalah 20x.

Lampiran 7. Hasil Grafik Mesin Uji Tarik Komposit Orientasi Susunan

Serat Sejajar

Pada pengujian spesimen komposit variasi orientasi sejajar beban yang

dapat ditanggung lebih dari 300 kg sehingga dalam pengali skala grafik

dinaikkan menjadi 50x.


89


Serat Anyam

Pada pengujian spesimen komposit variasi orientasi anyam pengali skala

grafik yang digunakan adalah 20x.


Serat Acak

Pada pengujian spesimen komposit variasi orientasi acak pengali skala

grafik yang digunakan adalah 20x.


Documents

KOMPOSIT SERAT BAMBU DENGAN VARIASI ORIENTASI …repository.usd.ac.id/30748/2/145214046_full.pdf · pengujian tarik pada setiap spesimen komposit. Dari penelitian ini nilai koefisen